煤炭学报

作者：王登科, 董博文, 邓军, 李文睿, 曹塘根, 雷东记, 樊世星, 康付如, 寇康康, 卫彦昭, 夏缘帝, 夏玉玲, 张力元, 滑俊杰, 吴建宇,

关键词：含瓦斯煤岩组合体, 应力−应变曲线, 能量转换, 裂隙的扩展, 破坏形式,

为探究冲击载荷作用下含瓦斯煤岩组合体的动力学行为与破坏特征，利用含瓦斯煤岩冲击损伤−渗流试验系统和工业显微CT扫描系统，设计并开展了三轴动态压缩试验。通过试验重构了煤岩组合体在动态加载前后的三维裂隙结构，对比分析了不同CO2气体压力下煤岩组合体的动态应力−应变曲线、力学参数、能量耗散规律、裂隙扩展规律和冲击破坏特征。结果表明：在冲击载荷作用下，煤岩组合体的应力−应变曲线可分为初始变形阶段、煤控弹性阶段、过渡阶段、岩控弹性阶段、应变硬化阶段和宏观破坏阶段。随着CO2气体压力的增加，煤岩组合体的动态抗压强度逐渐降低，动态峰值应变和应变率呈指数下降趋势。煤岩组合体的第一弹性模量随CO2气体压力增加先增大后减小，第二弹性模量则在一定范围内波动变化。在冲击载荷作用下，煤岩组合体的入射能 > 吸收能 > 反射能 > 透射能。随着CO2气体压力的增加，4种能量均呈现出逐渐减小的趋势，但各能量成分所占比例基本保持不变。CO2气体压力的增加导致其对煤体的劣化作用增强，从而使组合体内部裂隙体积和裂隙表面积增加。随着CO2气体压力增大，煤岩组合体的轴向切片上的剪切裂隙与张拉裂隙面积均有所增加。煤岩组合体的主要破坏形式是压剪破坏，破坏多出现在煤体部分，而岩体部分的破坏形式往往受到煤体影响。

来源：2026年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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