煤炭学报

作者：王爱文, 杨凯磊, 朱斯陶, 范德威, 辛壮壮, 张巍, 刘兴发, 刘瀚琦,

关键词：冲击地压, 煤层钻孔, 冲击倾向性, 防冲机制, 高应变率,

煤层钻孔卸压是煤矿冲击地压防治中常用方法，其防冲效果与煤体力学性能相关。为深入探究不同冲击倾向性钻孔煤体动力特性及其防冲机制，采用霍普金森压杆对预制钻孔煤样进行高应变率冲击试验。结果表明：高应变率加载时，煤层钻孔在弱化煤体冲击倾向，减小透射能量比，降低煤样动态峰值强度、动态峰值弹性模量和能时密度等方面具有显著作用，且对强冲击倾向性煤样的弱化作用强于弱冲击倾向性煤样；钻孔改变了强冲击煤样能量耗散的途径和速率，使其破坏模式变为多裂纹的萌生、扩展和汇合，且能量释放时间被大大延长，从而显著降低其能量释放速率；钻孔会显著提升煤体中应力波反射能力以及波阻隔效应，冲击动载下，强冲击倾向性煤样反射能量比从19%增至33%，透射能量比从38%衰减至20%；弱冲击倾向性煤样反射能量比从43%增至60%，透射能量比从13%衰减至5%；随着钻孔孔径增大，强冲击煤样由单一主裂纹扩展成沿平行于加载方向的多条撕裂型主裂纹，且裂纹扩展速度明显快于弱冲击煤样；弱冲击煤样则是裂纹数量更多，沿加载方向45°角形成剪切型主裂纹，且在水平位移云图中观察到类似“W”形的不连续线，这是多条裂纹同时萌生、并行扩展并最终相互连接的结果。在能量耗散与裂纹扩展2个方面，发现了卸压钻孔对强、弱冲击倾向性煤体的防冲机制存在本质差异：强冲击煤体的卸压核心在于通过破坏模式转变以降低能时密度，而弱冲击煤体则在于结构强度的渐进弱化。

来源：2026年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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