动载扰动下倾斜煤岩组合块体超低摩擦效应研究

随着我国煤矿相继进入深部开采,三高一扰动复杂应力环境使深部煤岩体结构趋于破碎为块体,煤岩块体界面多为含倾角结构面。冲击扰动作用下,煤岩块体易沿煤岩界面产生失稳滑移,诱发超低摩擦型冲击地压。利用有限差分软件,建立砂岩-煤-砂岩组合块体,以工作块体水平位移、加速度幅值作为块体超低摩擦效应表征参数,模拟不同倾角的煤岩组合块体受扰动冲击作用时,工作块体超低摩擦效应特征参数的变化情况。考虑倾角大小、加载方式、冲击幅值和水平冲击延迟时间等因素影响,得到含倾角煤岩组合块体超低摩擦效应影响规律。研究结果表明:动载扰动下含倾角煤岩组合块体,煤岩块体倾角越大,加速度峰值越大,位移错动越明显,超低摩擦效应越显著。随垂直扰动幅值的增加,工作块体加速度振荡越剧烈,趋于平衡收敛时间延长,垂直扰动始终是诱发超低摩擦效应的主要因素。垂直扰动与水平冲击共同作用下,模型底部、中部、顶部监测点超低摩擦效应强度依次增加,随着倾角的增加,位移差值不断扩大。工作块体位移振荡剧烈程度随水平冲击延迟周期增加而增大,在同一位移振荡周期内,波峰点水平冲击比均值点与波谷点水平冲击更易发生超低摩擦效应。