煤炭学报

作者：康红普, 高富强, 王晓卿, 柏建彪, 王琦, 章冲, 王襄禹, 杨磊, 娄金福, 李延辉, 王学宁, 原贵阳,

关键词：断层滑移型冲击地压, 试验系统, 低强高脆相似材料, 物理模拟, 巷道冲击破坏,

断层滑移型冲击地压是煤矿冲击地压的主要类型，目前对其发生全过程缺乏系统研究，其机理与防控仍是根本难题。为实现断层滑移型冲击地压的试验模拟，研制了煤矿巷道断层滑移型冲击地压试验系统，开发了低强高脆相似模拟材料，制备了包含断层与巷道的大尺寸相似模型，开展了一系列验证试验，实现了巷道冲击破坏模拟与断层剪切滑移模拟。煤矿巷道断层滑移型冲击地压试验系统具备三向六面加载功能，竖向加载能力为20 MPa，模型尺寸为1.50 m×0.75 m×0.75 m；主体框架创新采用键板连接，确保了主体框架的高刚度；发明了蜂窝加载壳结构，实现了密集油缸群加载，能够满足断层滑移型冲击地压试验模拟的要求。开发了适用于断层滑移型冲击地压模拟的相似材料，材料以水玻璃为胶结物、以氟硅酸钠为固化剂、以滑石粉为骨料，单轴抗压强度介于3.44～7.81 MPa，冲击能指数为9.2，弹性能指数为8.83，兼具低强高脆特性。基于试验系统和低强高脆材料实现了静载巷道冲击破坏模拟，验证了低强高脆相似材料模拟巷道冲击破坏的可行性，获得了巷道极限平衡状态的加载条件，巷道帮部连续片落为巷道冲击破坏的显著前兆特征。实现了粗糙锯齿断层的剪切滑移模拟，证实粗糙断层剪切滑移会对巷道形成动载扰动，获得了断层剪切滑移的合理加载方式，采用动区顶部先加载、底部后卸载的方式能够实现断层的瞬间滑移，并能消除对静区应力状态的影响。

来源：2024年第9期

《煤炭学报》期刊编辑部

查看煤炭学报杂志2024年第9期