煤炭学报

作者：李鑫, 李昊, 杨桢, 苏小平, 马子莹,

关键词：复合煤岩, 温度场, 电磁场, 仿真模型, 耦合机制,

煤岩动力灾害中各个物理场演化非常复杂，结合损伤力学、电磁场理论等交叉学科理论，推导了复合煤岩变形破裂温度场、应力场、电磁场多物理场耦合数学模型，建立了多场仿真模型，对煤岩受载变形破坏过程中这三个物理场的变化规律进行数值模拟，并进行实验验证研究。 仿真结果表明:复合煤岩内部应力突变，微观角度而言，旧分子链断裂形成新的分子链，释放热量，同时，带电粒子在区域电场的作用下变速运动产生电磁辐射。宏观而言，煤体的抗压强度弱于岩体，煤岩体内出现裂隙，煤体应力、温度和电磁场能量明显高于岩体，在裂隙尖端应力和温度最大，磁场能量跟随仿真加载时长增加不断增强，磁感应强度沿逆时针旋转，由内向外不断衰减。 在相同条件下的实验结果表明:复合煤岩内部红外辐射温度随应力的增长呈现阶梯型上升趋势，在应力峰值附近温度达到最高。电磁辐射在加载初期缓慢增长，在应力峰值附近，电磁辐射突增至峰值，继续加载至煤岩破裂，电磁辐射急剧衰减直至消失。 实验与仿真结果一致，利用力电热耦合模型可以研究复杂条件下煤岩受载的特性，为深部煤岩开采动力灾害预测预报提供理论基础和新方法。

来源：2020年第5期

《煤炭学报》期刊编辑部

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