冲击载荷下煤样动态拉伸劈裂能量耗散特征实验.pdf

第 40 卷第 10 期煤炭学报Vol40No10 2015 年10 月 JOUNAL OF CHINA COAL SOCIETYOct2015 赵毅鑫， 龚爽， 黄亚琼冲击载荷下煤样动态拉伸劈裂能量耗散特征实验 J 煤炭学报， 2015， 40 10 23202326doi 1013225/ jcnkijccs20156007 Zhao Yixin， Gong Shuang， Huang YaqiongExperimental study on energy dissipation characteristics of coal samples under impact loading J Journal of China Coal Society， 2015， 40 10 23202326doi 1013225/jcnkijccs20156007 冲击载荷下煤样动态拉伸劈裂能量耗散特征实验 赵毅鑫 1， 2 ， 龚 爽 1， 黄亚琼3 1中国矿业大学 北京资源与安全工程学院， 北京100083; 2中国矿业大学 北京煤炭资源与安全开采国家重点实验室， 北京 100083; 3中国矿业大学 北京力学与建筑工程学院， 北京100083 摘要 为研究煤样动态拉伸变形破坏过程中的能量耗散规律， 利用分离式霍普金森杆冲击加载系 统， 对煤样进行冲击条件下巴西圆盘劈裂试验， 探讨了冲击速度、 层理倾角及饱和含水对煤样总吸 收能密度、 总耗散能密度和损伤变量的影响; 同时将煤样破碎后产生粒径为 0 0. 2 mm 和0. 2 5 mm的碎屑进行收集， 并对不同尺寸碎屑的分布特征进行了对比分析。研究表明 同一层理倾角 的自然煤样损伤变量随着冲击速度的增加呈近似线性增加， 饱水煤样损伤变量整体随冲击速度增 大呈指数函数增加; 相比于自然煤样， 饱水煤样粒径为 002 mm 的碎屑量减少了 14. 131. 3， 粒径为 025 mm 的碎屑量减少了 337530; 但当层理倾角为 45时， 饱水煤样碎屑量质量百 分比反而比自然煤样要大。 关键词 霍普金森压杆; 煤岩; 能量耗散; 层理; 饱和含水; 碎屑 中图分类号 TD315文献标志码 A 文章编号 02539993 2015 10232007 收稿日期 20150802责任编辑 常 琛 基金项目 国家自然科学基金资助项目 51174213 ; 国家重点基础研究发展计划 973 资助项目 2010CB226804 ; 中央高校基本科研业务费 资助项目 2009QM01 作者简介 赵毅鑫 1977 ， 男， 河北乐亭人， 教授， 博士生导师， 博士。Tel 01062339851， Email zhaoyx cumtbeducn Experimental study on energy dissipation characteristics of coal samples under impact loading ZHAO Yi- xin1， 2， GONG Shuang1， HUANG Ya- qiong3 1School of esource and Safety Engineering， China University of Mining and Technology Beijing ， Beijing100083， China; 2State Key Lab of Coal e- sources and Safe Mining， China University of Mining and Technology Beijing ， Beijing100083， China; 3School of Mechanics and Civil Engineering， China University of Mining and Technology Beijing ， Beijing100083， China Abstract The energy dissipation law of coal under different impact loading conditions was experimentally investigated by using a Split Hopkinson Pressure BarThe indirect dynamic Brazilian disc split tension tests for coals were carried outThe total absorption energy density， total dissipated energy density and damage variable for different bedding angles under different impact velocities were analyzed and discussedMeanwhile， the post- failure fragments of coal samples 002 mm and 025 mmwere collected and quantitatively analyzed to characterize the dynamic failure fea- tures for coal samplesBased on the experimental results， it was found that the damage variable of air dry coal specimens with the same bedding angle nearly linearly increases with the increase of impact velocity， and the damage variable of overall saturated coals increases exponentially with the increase of impact velocityExcept the bedding angle of 45， 141 to 313 fragment reductions of 002 mm and 337 to 530 reductions of 0 25 mm were observed for the saturated coals compared to dry onesFor the bedding angle of 45， the water satu- ration did not reduce fragments 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第 10 期赵毅鑫等 冲击载荷下煤样动态拉伸劈裂能量耗散特征实验 Key words split Hopkinson pressure bar; coal; energy dissipation; layers; water saturated; rock fines 煤在动态拉伸破坏时的能量耗散规律及其碎屑 分布特征与放顶煤开采中的爆破方案设计、 煤巷支护 和冲击地压及煤与瓦斯突出等灾害防治问题直接相 关 1 。能量是物理反应的本质特征， 是物质发生破 坏的内在因素， 贯穿于煤岩变形破坏的整个过程， 所 以能量耗散的分析是阐明煤岩破碎机制的基本途 径 27 。但在冲击钻进、 爆破和切削等采矿施工工艺 中， 用于破岩的有效能量相比于总输入能相当低， 比 如在切削和钻进过程中， 只有约 10的输入能被用 于有效破岩， 而大部分输入能则以热或其它形式耗 散 8 ; 在爆破中， 用于破岩的能量利用率也只有 5 159 ; Chi 等指出， 实际用于破岩形成新的断裂表 面的能量低于输入能的 110 。因此， 进一步定量研 究煤在动态拉伸破坏时的能量耗散规律及其碎屑分 布特征， 对于煤矿动力灾害防治、 提高资源采出率和 能源效率等均具有重要意义。 截至目前， 国内外已有许多学者从能量角度出发 研究岩石的变形破坏过程， 并取得了不少有益的成 果 1116 。不断增强了人们对岩石破碎能量耗散特征 的认识， 推动了采矿技术的发展， 然而对于煤岩变形 破坏过程中的能量耗散规律则鲜有报道， 同时煤中含 有一定量的原始水分并夹杂层理等原生结构， 使得煤 的动态拉伸测试结果离散性增加， 因此有必要研究煤 的层理和含水对其能量耗散特征的影响17 。 本文采用动态巴西劈裂试验对煤的能量耗散规 律进行分析， 开展了 90 个圆盘形煤样的 SHPB 冲击 劈裂试验， 探讨了冲击速度、 煤样中层理倾角及饱和 含水对煤样总吸收能密度、 总耗散能、 总耗散能密度 和损伤变量的影响， 对比分析了煤样动态劈裂过程中 产生的不同尺寸碎屑的分布特征。 1煤岩样 SHPB 动态冲击试验 1. 1煤岩样品 煤样取自大同忻州窑矿 11 号煤的二盘区 8935 工作面， 系侏罗系煤层。为保证样品的物理力学性质 具有一定的关联性， 所有样品均由一块较完整的煤样 切割 加 工 而 成。共 加 工 测 试 用 煤 样 90 块，为 50 mm25 mm， 直径平均值为 49. 29 mm， 厚度平均 值为 25. 27 mm， 尺寸误差为1 mm， 两端面打磨后不 平整度在0. 05 mm， 端面垂直轴线， 最大偏差不大于 0. 25。经 测 试 得 到 煤 样 单 轴 抗 压 强 度 为 27. 64 MPa， 抗拉强度 为1. 75MPa， 黏 聚 力 7. 85 MPa， 内摩擦角 32. 64， 弹性模量 2. 29 GPa， 泊 松比 0. 24。由煤岩工业分析测定 11 号煤样水分为 4. 13， 灰分 2. 04， 固定碳 69. 17， 属于特低灰分 烟煤。 最终加工的 90 个巴西圆盘煤样如图 1 所示， 其 中 45 个煤样为自然含水状态， 将其余 45 个煤样浸水 161 h 以达到饱和含水状态。自然和饱水状态煤样 都按照层理倾角 层理面和冲击方向的夹角 不同划 分为 5 组 0， 22. 5， 45， 67. 5和 90 ， 如图 1 所示。 为了保证煤样能够达到完全饱水状态， 随机选取 5 个 不同层理倾角的典型试样以记录并观测其吸水过程， 如图 2 所示。结果显示 80 h 左右煤样质量基本保持 恒定， 表明煤样达到饱和含水状态。45 个饱水煤样 的吸水率为 1. 22. 4。 图 1 SHPB 动态冲击试样 Fig. 1BD specimens for the SHPB tests 图 25 个典型试样吸水过程中质量增加曲线 Fig. 2Water imbibition process curves for five typical samples 1. 2试验系统 煤岩动态冲击巴西劈裂试验在中国矿业大 学 北京 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室 的 SHPB 系统上完成。试验用 SHPB 装置的钢质圆 柱形子弹、 输入杆和输出杆的直径均为 50 mm， 长度 分别为 400， 2 000 和 2 000 mm， 分别在输入杆和输出 杆距试件端部 1 m 位置处贴应变片， 以记录杆体应 变。子弹初速通过气室内的气压控制， 而输入杆速则 1232 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤炭学报 2015 年第 40 卷 采用光电法测量。 1. 3数据处理 霍普金森杆技术基于一维假定和应力均匀假定 基础， 根据应力均匀假定， 采用三波法 12 得到材料的 动态应力应变关系为 t c ls i rt t c ls t 0 i rt dt t A 2AsE i rt 1 式中， E， c 和 A 分别为压杆的弹性模量、 弹性波波速 和横截面积; As和 ls分别为试样的初始横截面积和初 始长度; i ， r和 t分别为杆中的入射、 反射和透射应 变。 从加载到卸载过程中入射波、 反射波和透射波所 携带的能量分别为 Wi， Wr和 Wt， 试样总耗散能为 Wd， 总耗散能密度为 wd， 其计算公式11 12 如下 Wi ACb Eb 2 idt AEbCb 2 idt Wr ACb Eb 2 rdt AEbCb 2 rdt Wt ACbt Ebt 2 tdt AEbtCbt 2 tdt 2 Wd W i W r W t 3 wd W d/V 4 式中， i ， r和 t分别为压杆上对应于入射波、 反射 波和透射波的应力; V 为试样体积; Cb， Cbt， Eb和 Ebt分 别为输入杆、 输出杆中声波传播速度和杆的弹性模 量。 2试验结果及分析 2. 1基于能量耗散的损伤变量定义 分离式霍普金森杆试验基于一维弹性应力波假 设和均匀性假设， 主要通过试验过程中的入射波、 反 射波和透射波的改变来反映试样应力应变响应特征。 应力波穿过试样过程中， 由于试样内部存在层理， 裂隙 并且伴随裂纹的生成和扩展， 应力波所携带的能量逐 渐衰减， 其中入射波所携带的能量减去反射波和透射 波所携带的能量之和， 即为试样动态加载破坏所消耗 的能量。这部分能量主要用于试样的损伤及破坏， 其 中还有一小部分转化为热能、 声能和电磁辐射能等。 损伤的研究可以基于细微观力学和宏观唯象学 2 种方法。在宏观唯象学中， 可以定义面积、 模量和 能量等不同的损伤变量。黎立云等 11 对砂岩试件进 行了动态 SHPB 冲击破坏实验， 并得到了不同冲击速 度下砂岩试件受压破坏时的损伤变量。金丰年等 14 基于对材料变形中的本构能及耗散能的认识， 从能量 耗散角度定义材料的损伤变量， 给出了损伤变量及损 伤阈值的理论公式， 并依据循环加载计算了耗散能。 因此， 基于以往学者的研究成果， 本文对于煤岩试件 动态冲击受拉破坏的损伤变量 d 定义如下 d wd/u 5 其中， u 为试样破坏总吸收能密度， 即煤样应力应变 曲线所围成的面积 u d 6 图 3 为自然和饱水煤样不同层理倾角的典型应 力应变曲线， 可以看出， 饱水煤样都有一段较长的峰 后曲线， 表明其发生较大的变形。相比而言， 自然煤 样具有较低的峰值强度并且破坏前产生了较小的变 形。煤样破坏总吸收能密度可由相应应力应变曲 线积分得到。 图 3不同层理倾角煤样应力应变曲线 Fig. 3Stress- strain curves of coal specimens with different bedding angles 2. 2SHPB 动态冲击下煤岩能量耗散规律 为分析煤样总吸收能密度、 总耗散能、 总耗散能 密度和损伤变量对冲击速度、 层理倾角及饱和含水的 响应特征， 试验成功获取了 41 个样品的能量耗散特 征参数情况。表 1 给出了煤样各能量耗散特征参数 的统计分布。分析发现 在冲击速度相近条件下， 自 然状态煤样中层理倾角为 45时总吸收能密度最大， 层理倾角为 90时最小; 此外， 层理倾角为 0的煤样 2232 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第 10 期赵毅鑫等 冲击载荷下煤样动态拉伸劈裂能量耗散特征实验 离散性最大， 层理倾角为 22. 5时离散性最小。对于 饱水煤样， 层理倾角为 0时总吸收能密度及离散性 都最小， 层理倾角为 45总吸收能密度值最大， 且层 理倾角为 90时离散性最大。自然煤样层理倾角为 45时总耗散能密度最大， 90时最小; 饱水煤样层理 倾角为 45时总耗散能密度最大， 0时最小。自然煤 样层理倾角为 67. 5时损伤变量最大， 22. 5时损伤 变量最小， 且层理倾角为 45时离散性最大; 饱水煤 样层理倾角为 67. 5时损伤变量及离散性都最大， 层 理倾角为 0时损伤变量最小。 表 1煤样能量耗散特征参数统计分布 Table 1Statistical distribution of energy dissipation characteristic parameters of coal samples 含水状态 层理倾角 / 冲击速度 v/ ms 1 总吸收能密度 u/ Jm 3 总耗散能 Wd/J 总耗散能密度 wd/ Jm 3 损伤变量 d 03. 04540. 422 45 475. 0943 3520. 026 840. 019 4547. 694394. 60. 093 240. 015 1 22. 5 2. 847 250. 578 25 357. 5651 2020. 02350. 01472. 4785199. 40. 085 150. 017 8 自然45 2. 998 730. 326 96 473. 1831 4640. 03230. 013652. 5573257. 30. 097 830. 020 5 67. 5 3. 08850. 712 75 004. 9451 4660. 024 450. 007 8509. 4725163. 30. 103 850. 018 1 902. 989 250. 5484 486. 9452 8950. 021 450. 015 9439. 905327. 20. 092 450. 016 6 02. 503 650. 6534 198. 8051 1240. 017 250. 007 1369. 5845153. 10. 082 750. 015 7 22. 52. 702 840. 3568 036. 2542 7420. 033 340. 013 5679. 3534277. 80. 083 140. 008 7 饱水45 3. 118 330. 1978 316. 9832 5050. 047 330. 015 9985. 6933337. 90. 117 330. 008 5 67. 53. 225 330. 3036 339. 0332 4890. 03630. 010 5749. 953224. 90. 125 830. 034 902. 640 540. 5035 574. 6842 7460. 025 340. 015 5532. 164318. 20. 093 340. 017 注 数据采用 “平均值试样数量标准差” 的形式表示。 图 4 给出了自然和饱水煤样的损伤变量与冲击 速度之间的关系曲线。由图 4 可见， 当冲击速度为 2. 00 4. 25 m/s 时， 自然状态煤样的损伤变量在 0. 060. 13 范围内， 当冲击速度为 1. 53. 6 m/s 时， 饱水状态煤样的损伤变量在 0. 060. 16 范围内。可 以看出， 同一层理倾角的自然和饱水煤样损伤变量随 着冲击速度的增加呈近似线性增加， 当冲击速度小于 3. 1 m/s 时， 层理倾角为 67. 5的自然煤样损伤变量 最大， 冲击速度为 3. 10 3. 75 m/s 时， 层理倾角为 45. 0的自然煤样损伤变量最大。饱水煤样整体损伤 变量随冲击速度呈指数函数增加的关系， 拟合函数即 式 7 ， 但层理倾角为 22. 5时饱水煤样整体损伤变 量随冲击速度变化拟合曲线呈下降趋势。该现象主 要由冲击速度为 3. 233 m/s 时样品的损伤变量较小 导致， 其可能因对应条件下样品的离散性所致， 但并 不影响总体规律的提取。 d 5. 692 10 6 e v 0. 365 6 0. 075 65 7 2. 3碎屑分布特征 试验过程中， 对每个煤样破碎后处于 0 0. 2， 0. 20. 3 和 0. 35 mm 范围内的碎屑进行收集、 筛 选和称重， 图 5 为煤样在 1. 58 3. 882 m/s 的冲击 速度范围内层理倾角分别为 0， 45和 90的碎屑粒 径统计 煤样从左到右的粒径分别为 00. 2， 0. 2 0. 3， 0. 35 mm ， 可以看出， 随着冲击速度的增大， 同一层理倾角的煤样破坏后粒径为 00. 2 和 0. 2 图 4煤样损伤变量与冲击速度的关系 Fig. 4elationship between damage variable and impact velocity of coal 0. 3 mm 的碎屑量随之增加， 这是由于在 SHPB 试验 中， 冲击加载速率越大， 入射波携带的能量就越大， 煤样的总耗散能密度和损伤变量也就越大， 有更多 的能量被煤样吸收用于产生小粒径碎屑。其中粒 径 0. 35 mm 的碎屑形状主要为片状、 块状和颗粒 状。 3232 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤炭学报 2015 年第 40 卷 图 5不同层理倾角和冲击速度下煤样的碎屑粒径统计 Fig. 5Size statistics of fragments of coal with different bedding angles under the impact loading 图 6 分别为动态冲击荷载作用下不同层理倾角 的自然煤样和饱水煤样碎屑粒度为 00. 2 和 0. 2 5 mm 的分布， 由于煤样破碎后各粒径的质量百分比 分布范围较大， 为更好地反映其分布特征， 图中采用 半对数坐标。结合半对数坐标的刻度特点可知， 对于 碎屑粒径为 00. 2 mm 的自然或饱水煤样， 其碎屑质 量百分比随冲击速度的增加变化不大 0. 448 9 0. 776 。然而， 对于碎屑粒径为 0. 25 mm 的自然 或饱水煤样， 其碎屑质量百分比随冲击速度的增加明 显增大 3. 53311. 879 ， 并且碎屑粒径为 0. 2 5 mm 的饱水煤样的质量百分比明显少于相同冲击速 度下的自然煤样。文献 1820中的现场注水防尘 研究表明， 在注水区域灰尘产生量下降 38 50， 因此本结论从试验角度很好地印证了采矿过程中的 注水降尘技术原理。 表 2 为自然和饱水煤样冲击加载后两种粒径尺 寸的碎屑平均值统计。可以看出， 层理倾角为 67. 5 的自然煤样粒径为 0 0. 2 和 0. 2 5 mm 的碎屑质 图 6动态冲击荷载作用下不同层理倾角的自然和饱水煤样碎屑粒度分布 Fig. 6Size distribution of fragments of air dry coal and water saturated coal specimens after failure under the dynamic impact loading 表 2自然和饱水煤样冲击加载后两种粒径尺寸的碎屑平均值统计 Table 2Average amounts of two scales fragments of air dry and water saturated specimens after impact loading 层理倾 角/ 质量百分比 00. 2 mm， 自然， Wd1 / 质量百分比 0. 2 5 mm， 自然， Wd2 / 质量百分比 00. 2 mm， 饱水， Ww1 / 质量百分比 0. 2 5 mm， 饱水， Ww2 / Wd1 W w1 / Wd1/ Wd2 W w2 / Wd2/ 00. 65310. 5510. 448 95. 00731. 255 70052. 544 78 22. 50. 6179. 0040. 487 85. 96820. 940 03033. 718 35 450. 5938. 9700. 602 09. 1831. 517 7072. 374 60 67. 50. 77611. 8790. 540 05. 57930. 412 37053. 034 77 900. 5897. 418 90. 506 03. 53314. 091 68052. 378 38 4232 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第 10 期赵毅鑫等 冲击载荷下煤样动态拉伸劈裂能量耗散特征实验 量百分比均为最大， 层理倾角为 90的自然煤样粒径 为 00. 2 和 0. 2 5 mm 的碎屑质量百分比均为最 小; 层理倾角为 45的饱水煤样粒径为 0 0. 2 和 0. 25 mm 的碎屑质量百分比均为最大， 层理倾角为 0的饱水煤样粒径为 00. 2 mm 的碎屑质量百分比 最小， 层理倾角为 90的饱水煤样粒径为 0. 25 mm 的碎屑质量百分比最小。相比于自然煤样， 饱水煤样 粒径为 00. 2 mm 的碎屑量减少了 14. 131. 3， 粒径为 0. 25 mm 的碎屑量减少了 33. 753. 0。 但当层理倾角为 45时， 碎屑粒径为 00. 2 和 0. 2 5 mm 的饱水煤样碎屑量质量百分比反而比自然煤样 要大， 产生该现象的原因有待进一步研究， 但以往的 现场观测发现， 注水防尘的效果与煤的层理有很大关 系， 煤层层理与长壁工作面开采方向夹角是其重要影 响因素 21 。 3结论 1 饱水煤样应力应变曲线都有一段较长的峰 后段， 表明其发生较大的变形。相比而言， 自然煤样 具有较低的峰值强度并且破坏前产生了较小的变形。 2 动态冲击下的煤样， 随着冲击速度的增大， 损伤变量 d 越大， 并且饱水煤样整体损伤变量 d 随着 冲击速度增大呈指数函数增加。 3 对于碎屑粒径为 00. 2 mm 的自然或饱水 煤样， 其碎屑质量百分比随冲击速度的增加变化不 大。然而， 对于碎屑粒径为 0. 25 mm 的自然或饱水 煤样， 其碎屑质量百分比随冲击速度的增加明显增 大， 并且碎屑粒径为 0. 25 mm 的饱水煤样的质量百 分比明显少于相同冲击速度下的自然煤样。 4 相比于自然煤样， 饱水煤样粒径为 0 0. 2 mm 的碎屑量减少了 14. 1 31. 3， 粒径为 0. 25 mm 的碎屑量减少了 33. 753. 0。但当层 理倾角为 45时， 碎屑粒径为 00. 2 和 0. 25 mm 的 饱水煤样碎屑量质量百分比反而比自然煤样要大。 参考文献 1赵毅鑫， 赵高峰， 姜耀东， 等基于微焦点 CT 的煤岩细观破裂机 理研究M北京 科学出版社， 2013 6570 Zhao Yixin， Zhao Gaofeng， Jiang Yaodong， et alStudy on microscopic rupture machanism of coal based on micro- computed tomography MBeijing Science Press， 2013 6570 2蔡美峰， 何满潮， 刘东燕岩石力学与工程M 北京 科学出版 社， 2002 6371 Cai Meifeng， He Manchao， Liu Dongyanockmechanics and engi- neeringMBeijing Science Press， 2002 6371 3谢和平， 彭瑞东， 鞠杨岩石变形破坏过程中的能量耗散分析 J岩石力学与工程学报， 2004， 23 21 35653570 Xie Heping， Peng uidong， Ju YangEnergy dissipation of rock de- ation and fractureJChinese Journal of ock Mechanics and Engineering， 2004， 23 21 35653570 4鞠杨， 李业学， 谢和平， 等节理岩石的应力波动与能量耗散 J岩石力学与工程学报， 2006， 25 12 24262434 Ju Yang， Li Yexue， Xie Heping， et alStress wave propagation and energydissipation in jointed rocksJChinese Journal of ock Me- chanics and Engineering， 2006， 25 12 24262434 5赵忠虎， 谢和平岩石变形破坏过程中的能量传递和耗散研究 J四川大学学报 工程科学版， 2008， 40 2 2631 Zhao Zhonghu， Xie HepingEnergy transfer and energy dissipation in rockdeation and fractureJJournal of Sichuan University En- gineering Science， 2008， 40 2 2631 6胡柳青， 李夕兵， 赵伏军冲击荷载作用下岩石破裂损伤的耗能 规律J岩石力学与工程学报， 2002， 21 S2 23042308 Hu Liuqing， Li Xibing， Zhao FujunStudy on energy consumption in fracture and damage of rock induced by impact loadingJChinese Journal of ock Mechanics and Engineering， 2002， 21 S2 2304 2308 7Whittles D N， Kingman S， Lowndes I， et alLaboratory and numerical investigation into the characteristics of rock fragmentationJMiner- als Engineering， 2006， 19 14 14181429 8Carroll M MMechanics of geological materialsJApplied Mechan- ics Division， 1985， 70 38 12561260 9evnintsev V IWe really need revolution in comminutionAXVI International Mineral Processing CongressCAmsterdam Elsevi- er Science Publishers， 1988 93114 10Chi G， Fuerstenau M C， Bradt C， et alImproved comminution ef- ficiency through controlled blasting during miningJInternational Journal of Mineral Processing， 1996， 47 1 93101 11黎立云， 徐志强， 谢和平， 等不同冲击速度下岩石破坏能量规 律的实验研究J煤炭学报， 2011， 36 12 20072011 Li Liyun， Xu Zhiqiang， Xie Heping， et al Failure experimental study on energy laws of rock under differential dynamic impact ve- locityJJournal of China Coal Society， 2011， 36 12 2007 2011 12许金余， 刘石SHPB 试验中高温下岩石变形破坏过程的能耗 规律分析J岩石力学与工程学报， 2013， 32 S2 31093115 Xu Jinyu， Liu ShiAnalysis of engrgy dissipation rule during de- ation andfractureprocess ofrockunderhightemperatures in SHPB testJChinese Journal of ock Mechanics and Engi- neering， 2013， 32 S2 31093115 13赵阳升， 冯增朝， 万志军岩体动力破坏的最小能量原理J岩 石力学与工程学报， 2003， 22 11 17811783 Zhao Yangsheng， Feng Zengchao， Wan ZhijunLeast energy princi- ple of dynamicalfailure of rock massJ Chinese Journal of ock Mechanics and Engineering， 2003， 22 11 17811783 14金丰年， 蒋美蓉， 高小玲基于能量耗散定义损伤变量的方法 J岩石力学与工程学报， 2004， 23 12 19761980 Jin Fengnian， Jiang Meirong， Gao XiaolingDefining damage varia- ble based onenergy dissipationJChinese Journal of ock Me- chanics and Engineering， 2004， 23 12 19761980 15华安增， 孔园波， 李世平， 等岩块降压破碎的能量分析J煤 5232 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤炭学报 2015 年第 40 卷 炭学报， 1995 4 389392 Hua Anzeng， Kong Yuanbo， Li Shiping， et alEnergy analysis of de- pressurized rock fractureJ Journal of China Coal Society， 1995 4 389392 16Bohloli B， Hoven EA laboratory and full- scale study on the frag- mentation behavior of rocksJ Engineering Geology，2007， 89 1 18 17赵毅鑫， 肖汉， 黄亚琼霍普金森杆冲击加载煤样巴西圆盘劈 裂试验研究J煤炭学报， 2014， 39 2 286291 Zhao Yixin， Xiao Han， Huang YaqiongDynamic split tensile test of Brazilian disc of coal withsplit Hopkinson pressure barloadingJ Journal of China Coal Society， 2014， 39 2 286291 18Cervik J， Sainato A， Baker EWater infusion An effective and eco- nomical longwall dust controlUSDepartment of the Interior， Bureau of Mines， Pittsburgh， PA， 1983 1320 19McClelland J J， Organiscak J A， Jankowski A， e