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作者：池小楼;臧德松;冯彦军;赵凯凯;吕鑫;范超尘;付强;
单位：安徽理工大学矿业工程学院;安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室;中煤科工开采研究院有限公司;安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心;
摘要：以曹家滩煤矿122104工作面上覆厚层顶板为研究对象,建立了不同高度预制裂纹试样模型,开展了基于CT原位扫描的单轴压缩试验,研究了不同高度预制裂纹试样的强度特征、能量演化、裂纹动态扩展、微观形貌等力学特性以及力学损伤劣化过程。试验结果表明:(1)与完整试样相比,预制裂纹试样的峰值强度、声发射能量、总应变能、弹性应变能以及峰后应变能显著降低,上部、中部和下部预制裂纹试样的能量耗散指数分别升高了24.7%、28.5%和62.6%,强度折减指数分别升高了21.9%、28.1%和54.6%,冲击能量指数分别下降了19.9%、20.9%和49.5%,其中下部预制裂纹卸压效果最好,破坏.时的弹射初始动能最小;(2)完整试样与上部、中部、下部预制裂纹试样裂纹起裂时间分别为89、44、42、39 s,破坏形式由完整试样的拉伸–劈裂破坏向预制裂纹试样的拉–剪复合型破坏转变,且随着预制裂纹高度降低,裂纹萌生与发育时间提前,断口处微裂纹、岩絮增多,下部预制裂纹试样的破裂断口表面孔隙率、最大孔隙面积、概率熵分别升高了98.51%, 317.58%和5.38%;(3)在分析不同高度预制裂纹试样破坏特征的基础上,从阻碍力链传递角度揭示了预制裂纹试样损伤劣化机理。研究结果可为优化厚层顶板区域卸压层位选择提供理论参考。
关键词：厚层顶板;;能量转化;;裂纹扩展;;断口形貌;;CT扫描重构
基金资助：国家重点研发计划资助项目(2023YFC2907502);; 安徽理工大学青年科技基金资助项目(2024JBQN0007);; 安徽省煤炭安全精准开采工程实验室开放基金资助项目(ESCMP202301);; 安徽省自然科学基金资助项目(2308085QE149)
