冲击地压形成过程中能量耗散特征研究

赵毅鑫^1,2，姜耀东^1,2，田素鹏^1,2

1. 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室2. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院

摘 要：在非平衡热力学和耗散结构理论的基础上,研究了冲击地压孕育过程中"煤-围岩"系统能量耗散特征和系统内熵的变化,初步建立了基于非平衡态热力学的冲击地压失稳判断方法;采用X射线衍射、顺磁共振、扫描电镜、显微组分测定等实验手段,获得了冲击地压发生前后煤岩样的细观结构差异,探求了冲击地压孕育、发生过程中能量耗散细观特征。研究发现:冲击地压是煤岩体内能量的涨落达到一定值后出现的自组织现象,其孕育过程是煤岩储能和耗能竞争的过程,该过程中强烈的挤压和剪切力加强了煤微元环缩合作用和拼叠作用,使煤超前演化,并促使煤岩内宏观裂纹非稳定扩展,加速了能量耗散的物理和化学的不可逆过程。

关键词：冲击地压;能量耗散;非平衡热力学;细观结构;