冲击荷载下煤岩破碎过程能量释放研究

为探究岩石破碎过程的能量释放特征,利用霍普金森压杆对煤岩展开不同围压和应变率的动态冲击压缩试验,基于SHPB耗散能计算弹性能,讨论煤岩不同初始应力水平和应变率下煤岩的能量释放特征,并进一步探究能量释放对岩石破碎的影响。结果表明:冲击荷载下,煤岩动态应力–应变曲线基于能量演化过程可明确划分为5个阶段。煤岩具有明显的应变率效应,变形破坏过程存在能量释放滞后效应,弹性能的释放均发生在峰值应力后;随着应变率增大,弹性储能极限呈二次多项式增长,弹性能释放应力呈线性增长;将释放应力进行归一化发现在单轴条件下其变化规律呈线性增长趋势,在三轴条件下呈线性减小趋势,且初始围压越大,应变率依赖性减弱。依托煤岩动态破碎过程中弹性能的释放程度,提出反映岩石破碎效果的能量指标W,其变化规律与煤岩破碎块度呈反比,为破岩效果改善和动力灾害预防提供了一种新的参考手段。