近日，西安科技大学来兴平教授团队“复杂难采煤层安全高效开采理论与技术”创新团队在国际岩石力学与采矿领域顶级权威学术期刊《International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences》发表题为“The role of porosity in the dynamic disturbance resistance of water-saturated coal”最新研究成果，是我校矿业工程学科在国际岩石力学与采矿科学研究领域取得的又一重要突破，对于加快矿业工程学科高质量发展，持续提升矿业工程学科在该领域的国际学术影响力具有重要意义。IJRMMS为Elsevier（爱思维尔）旗下的工程技术领域期刊，是国际岩石力学与采矿科学领域公认的顶级期刊，创刊于1964年，由英国PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD（佩加蒙—爱思唯尔科学有限公司）出版，旨在发表全球岩石力学与采矿科学领域的最新高质量、原创性研究及最新进展。
该论文为能源学院顾合龙副教授与导师来兴平教授合作发表，以西安科技大学为第一通讯单位，研究工作得到了国家自然科学基金（52204111）的经费支持。
图1裂隙率对富水围岩体煤岩微观结构影响的简化示意图
西部地区大规模、高强度开采煤炭引起的高应力、强扰动复合应力场与渗流环境叠加作用，导致煤岩动力灾害频发。裂隙率对饱水煤岩抗动力扰动能力影响的研究能够从机理上本源性解释裂隙率对于富水煤岩动态力学性质的影响，为实现富水煤岩动力扰动灾害抵抗能力的评估、优化富水煤岩的抗冲击荷载的能力提供理论支撑。然而，当前关于裂隙率对富水煤岩抗冲击能力的研究存在三个亟待解决的关键科学难题：1)单一裂隙无法刻画裂隙率的影响；2)自由水对于非连续裂隙面影响的力学模型难以建立。
针对上述问题，论文通过煤层巷道围岩取芯，借助高速摄像技术、CT三维重构技术与裂隙的微细观分析技术，获得富水煤岩裂隙动态扩展的宏-细观信息，以对富水煤岩动态破裂起控制作用的优势裂隙为研究对象，通过合理等效，建立裂隙率对含水优势裂隙的影响模型。
图2裂隙率对优势裂隙的主裂隙面等效颗粒分布影响的简化模型
图3优势裂隙的主裂隙面多颗粒组之间总动态液桥力模型与动态强度因子模型
考虑含水物体之间高速移动时Stephen效应的影响，基于动态颗粒力学理论，对微裂隙分割的优势裂隙的主裂隙两侧接触面进行颗粒化处理，主裂隙面长度与等径颗粒数量进行等效，进而计算出多颗粒组之间的总动态液桥力，推导建立含水优势裂隙的动态强度因子模型，揭示裂隙率对煤岩宏观动态力学性质的影响机理，实现对不同裂隙率富水围岩抗冲击能力的评估，为富水煤岩的动态高效加固方法与强度削弱方法提供理论支撑。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2023.105388
来兴平教授简介
来兴平，1971年出生，教授，博士生导师。科技部创新人才推进计划中青年科技创新领军人才、人社部国家百千万人才工程、中组部“万人计划”科技创新领军人才，国际岩石力学与工程学会教育委员会秘书长，中国岩石力学与工程学会软岩分会副理事长。主要从事西部矿山动力灾害预报与科学采矿研究。先后承担或完成国家自然科学基金重点项目、973计划课题、973前期专项等国家级项目6项、陕西省重大项目等省部级项目6项，以及20多项校企联合攻关课题。获省部级一等奖6项、二等奖10项、发明金奖1项、铜奖1项。科研成果出版专著6部，已获得发明专利14项；发表论文200余篇。
顾合龙副教授简介：
顾合龙，博士(后)，副教授，硕士生导师，主要从事西部煤岩动力灾害防控的教学与科研工作。先后主持国家自然青年基金项目等纵向项目5项，参与国家重点研发计划项目等6项。发表学术论文20余篇，其中以第一作者发表国际TOP期刊SCI论文3篇；授权国家发明专利19项，以主要发明人(前2)授权发明专利13项，参与制定行业标准1项，参编教材1部。获得省部级科技奖一等奖2项。长期担任International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences、Theoretical and Applied Fracture Mechanics等国际知名期刊审稿人。
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