不同动载对煤岩块的破坏作用数值模拟

方书昊，霍雨佳，郭晋麟，白志鹏，暴庆丰，朱红青

（1.中国矿业大学（北京）应急管理与安全工程学院，北京100083；2.潞安化工集团有限公司,山西 长治046200）

动载荷对煤岩块的力学作用是煤矿开采的基础研究[1]，煤与瓦斯突出和冲击地压等动力灾害为矿井安全生产的重要威胁[2]。Iannacchione A T 等[3]研究发现，矿井进入深部开采之后，煤矿地质条件变得更加复杂，这些问题的解决都与煤岩体变形破坏、裂隙演化规律与机理研究密不可分。对煤岩块定性的动力学分析主要应用分离式霍布金森压杆(SHPB)研究[4-5]。王盛川[6]以动静载荷组合加载相似模拟试验的方法研究采动动载诱导围岩变形破坏的特性，得到“迎载侧”区域受动载影响较大。刘少虹等[7]运用改进的霍普金森杆研究得到应力波幅值和静载明显影响组合煤岩中应力波的传播特性。窦林名等[8]研究动静载叠加诱发煤岩瓦斯动力灾害原理, 提出定量化表示动静载叠加原理。王恩元等[9]研究得到声电协同监测能更好的监测及预警煤岩动力灾害。高文蛟等[10]对无烟煤冲击破坏动态力学特性展开研究，建立适合于应变率5～85 s－1的动态应力应变的线性黏弹性模型。Yuan Pu 等[11]基于LS-DYNA 软件研究了HJC 模型的岩石SHPB 试验数值模拟。李峰等[12]基于煤岩HJC 本构模型模拟研究了动载作用下柱状煤岩体的动态损伤破坏。目前动载对煤岩的力学影响研究还不十分明确[13]，以材料的HJC 本构模型模拟煤岩的力学特性与试验相比有一定优势[14-15]。为此，以文献[16]中煤柱单轴压缩试验为对比进行数值模拟，基于LS-DYNA 有限元分析软件模拟不同动载作用下HJC 本构模型的煤岩块的损伤破坏规律，再现煤岩块的动态损伤及破坏过程。……