高压水射流冲击下煤体初始失效形式分析

摘要：

高压水射流冲击下煤体初始失效机理研究有助于评价煤体损伤特征.以九龙矿2#煤层为研究对象,采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法建立了水射流冲蚀煤体数值模型,结合von Mises理论分析了煤体在高压水射流冲击下内部应力分布及裂纹扩展特征,并基于Python编程图像处理技术量化表征了煤体内裂纹形成规律.研究结果表明:在射流冲击下煤体损伤演化过程分为3个典型区,即破碎区、初始裂纹形成区和裂纹扩展区.当射流接触煤体表面时,在水锤效应影响下煤体主要受剪应力作用形成破碎区;在初始裂纹形成区,煤体受到压剪应力及微小拉应力共同作用,初始裂纹萌生;随着水锤效应的消失,射流冲击引发的应力波导致煤体内部主要承受拉应力作用,形成裂纹扩展区.因此,在实际工程中可以通过实时监测射流冲击下煤体内部应力特征来判断其损伤程度.

关键词：高压水射流、初始失效、数值模拟、水锤效应

所属期刊栏目：18

分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)

资助基金：河北省自然科学基金资助项目;河北省自然科学基金资助项目;河北省高等学校科学技术研究项目

在线出版日期：2023-02-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：64-70,90