煤炭学报

作者：杨科, 冯小伍, 何祥, 张继强, 何淑欣, 于祥, 魏龙强, 张子龙,

关键词：冲击地压, 煤基固废, 胶结充填体, 能量演化, 破坏形式,

煤基固废胶结充填体的冲击动力学特性是开展井下充填防治冲击地压研究的基础。为探究动态荷载作用下煤基固废胶结充填体的力学响应特征、能量耗散规律与损伤破坏特征，选取煤矸石、粉煤灰、水泥等试验材料制备充填体试件，采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统，开展了5组冲击气压下(0.32、0.34、0.36、0.38和0.40 MPa)的单轴冲击试验，探究充填体力学特征参数、能量演化及破坏特征随冲击气压的变化规律。结果表明：煤基固废胶结充填体冲击作用下微裂隙压密阶段不明显，弹性变形阶段应力随应变的增大而呈线性增加，塑性屈服阶段应力增幅、破坏阶段应力降幅均随应变的增大而增大。随着冲击荷载的增加，充填体动态峰值应力线性增长，峰值应变线性减小，割线模量指数增长。在冲击荷载作用下，煤基固废胶结充填体能量演化过程可划分为3个阶段，即弹性变形阶段、塑性阶段及破坏阶段。其中，前2个阶段以吸收能量，并将其转化为弹性变形能储存于充填体内为主，破坏阶段则是充填体内部能量以耗散能的形式释放出来。在入射能影响下，反射能、吸收能、透射能及耗能表征规律显著，随着入射能增大均呈现逐渐增大的趋势。在冲击荷载作用下，煤基固废胶结充填体表面首先发生破碎，开始产生大量细微裂纹，并沿着平行于冲击荷载的方向不断发育、扩展及贯通。随着冲击荷载的增加，充填体破坏程度增加，小粒径碎块渐次增多，且逐渐失去承载能力。研究结果为井下充填开采防治冲击地压提供研究基础，为煤矿生产安全性及稳定性提供理论依据。

来源：2026年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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