《煤岩衝擊失穩的機理和實驗研究》結合實際工程案例，分析了煤岩衝擊失穩的誘發因素、破壞特徵及失穩類型。全書共10章，內容包括緒論，煤岩衝擊失穩災害分布、發生特徵及誘因分析，煤岩衝擊失穩機理的非平衡熱力學分析，煤岩衝擊失穩孕育、產生模型分析及實驗，衝擊傾向性煤體的細觀結構特徵，衝擊傾向性煤體內裂紋非穩定擴展宏細觀實驗研究，基於能量釋放的煤、岩體失穩前兆信息研究，深部煤岩衝擊失穩主要影響因素數值模擬分析，煤岩衝擊失穩現象的現場實例調查，煤岩衝擊失穩的多參量預警技術與綜合防治。《煤岩衝擊失穩的機理和實驗研究》可供礦業工程、力學、岩土工程、鐵路交通、水利建設、地質學等專業的師生和工程技術人員參考和使用。
基本介紹
- 書名：煤岩衝擊失穩的機理和實驗研究
- 出版社：科學出版社
- 頁數：296頁
- 開本：16
- 定價：90.00
- 作者：姜耀東 趙毅鑫
- 出版日期：2009年2月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787030231697
- 品牌：科學出版社
作者簡介,圖書目錄,文摘,序言,
作者簡介
姜耀東，男，1958年生，教授，博士生導師。1993年獲中國礦業大學採礦工程博士學位，1994～1997年應邀赴澳大利亞從事採礦科學和岩石力學研究，先後在Western Australian School of Mines（西澳礦業學院）任客座研究員，Mount Isa Mines Ltd．（MIM礦山公司）任岩石力學技術專家。現任中國礦業大學（北京）副校長。
主要從事煤炭深部開採的岩石力學、採礦工程等多學科交叉領域的研究。作為負責人或主要參加者完成了包括澳大利亞重點自然科學基金（LARC）、973計畫項目、國家自然科學基金重大項目、國家科技支撐計畫項目等縱向、橫向科研項目40餘項。到2009年已在國內外學術刊物和學術會議上發表論文80餘篇，合作出版專著6部，獲省部級科技進步二等獎4項。
主要從事煤炭深部開採的岩石力學、採礦工程等多學科交叉領域的研究。作為負責人或主要參加者完成了包括澳大利亞重點自然科學基金（LARC）、973計畫項目、國家自然科學基金重大項目、國家科技支撐計畫項目等縱向、橫向科研項目40餘項。到2009年已在國內外學術刊物和學術會議上發表論文80餘篇，合作出版專著6部，獲省部級科技進步二等獎4項。
圖書目錄
前言
第1章 緒論
1．1 衝擊傾向性煤岩體非線性動力失穩機理的研究目的及意義
1．2 煤岩衝擊失穩國內外研究現狀
1．2．1 煤岩衝擊失穩現有理論及研究方法
1．2．2 煤岩衝擊失穩研究目前的問題及研究趨勢
1．3 本書的主要內容
第2章 煤岩衝擊失穩災害分布、發生特徵及誘因分析
2．1 煤岩衝擊失穩災害的分布規律
2．1．1 煤岩衝擊失穩平面分布規律
2．1．2 煤岩衝擊失穩深度分布規律
2．2 煤岩衝擊失穩災害的破壞特徵
2．3 煤岩衝擊失穩災害的分類
2．4 煤岩衝擊失穩誘發因素分析
2．5 放炮震動誘發衝擊失穩機理分析
2．5．1 震動誘發衝擊失穩的機理分析
2．5．2 一維震動波誘發煤層巷道圍岩變形破壞機理
第3章 煤岩衝擊失穩機理的非平衡熱力學分析
3．1 煤岩衝擊失穩孕育過程的耗散結構及熵的變化
3．1．1 煤岩衝擊失穩孕育過程的耗散結構
3．1．2 煤岩衝擊失穩孕育過程中有序結構及熵的產生
3．2 基於非平衡熱力學及耗散結構的煤岩衝擊失穩過程分析
第4章 煤岩衝擊失穩孕育、產生模型分析及實驗
4．1 引言
4．2 Lippmann煤岩衝擊失穩基本理論
4．3 煤岩衝擊失穩孕育過程二維力學模型分析
4．3．1 模型的建立
4．3．2 擾動區長度和巷道兩側的應力分布
4．4 發生衝擊的臨界荷載、臨界深度及其套用
4．4．1 發生衝擊的臨界荷載
4．4．2 發生衝擊的臨界深度
4．4．3 趙各莊礦12#煤層衝擊傾向性理論分析
4．5 二維模型與Lippmann基本理論“衝擊失穩”模型的比較
4．6 基於穩定性理論的衝擊三維臨界狀態分析
4．6．1 煤層巷道平動式衝擊失穩三維模型構建
4．6．2 參與衝擊煤層長度及衝擊失穩臨界狀態下煤層應力分布
4．6．3 模型參數分析及算例
4．7 煤岩衝擊失穩機理的損傷力學模型分析
4．7．1 損傷變數的建立
4．7．2 基本方程
4．7．3 考慮損傷的煤層衝擊失穩的擾動區長度和巷道兩側的應力分布
4．7．4 考慮煤層損傷的臨界荷載和臨界深度
4．7．5 有損傷衝擊失穩模型和無損傷衝擊失穩模型的比較
4．8 煤層衝擊失穩的結構失穩實驗研究
4．8．1 煤岩組合體結構失穩實驗設計
4．8．2 煤岩組合體結構失穩特徵分析
第5章 衝擊傾向性煤體的細觀結構特徵
5．1 衝擊傾向性煤體的細觀結構特徵的X射線衍射分析
5．1．1 樣品採集及實驗設備
5．1．2 實驗結果和討論
5．2 煤體顯微組分對衝擊傾向性影響分析
5．2．1 實驗方法及數據
5．2．2 衝擊傾向性與煤體微觀組分含量的關係
5．2．3 煤體衝擊傾向性與顯微組分結構及分布的關係
5．3 煤體細觀結構對衝擊傾向性影響的SEM分析
5．3．1 不同衝擊傾向性煤體表面微觀形貌特徵分析
5．3．2 衝擊傾向性煤體內微裂隙特徵及衝擊能量對煤體中微結構的影響
5．4 所研究煤層的衝擊傾向性測定
5．4．1 趙各莊礦煤岩體力學參數實驗
5．4．2 衝擊傾向性實驗方法
第6章 衝擊傾向性煤體內裂紋非穩定擴展宏細觀實驗研究
6．1 衝擊傾向性煤層煤樣三點彎曲衝擊載入動態斷裂實驗
6．1．1 試樣規格及製備
6．1．2 實驗設備及實驗方法
6．1．3 煤樣三點彎曲衝擊斷裂實驗結果分析
6．2 煤樣中波速的測量
6．3 衝擊傾向性煤層煤樣準靜態三點彎曲細觀破壞實驗
6．3．1 實驗樣品及設備
6．3．2 實驗結果及分析
6．4 衝擊傾向性煤層煤樣準靜態三點彎曲巨觀破壞實驗
6．4．1 採樣和試件製備
6．4．2 實驗設備及方法
6．4．3 實驗結果及分析
6．5 衝擊傾向性煤體不同載入條件斷裂斷口形貌分析
6．6 斷口分形維數分析
6．6．1 掃瞄器器及其方法
6．6．2 基於改進立方體覆蓋法的計算結果
6．7 煤岩衝擊失穩機理的斷裂動力學分析
第7章 基於能量釋放的煤、岩體失穩前兆信息研究
7．1 實驗樣品、設備及方法
7．1．1 樣品規格及實驗設備
7．1．2 實驗系統及實驗方法
7．1．3 實驗數據處理方式
7．2 衝擊傾向性煤體衝擊失穩破壞前兆信息的實驗研究
7．2．1 衝擊傾向性煤層煤樣單向受壓破壞過程及前兆信息監測實驗
7．2．2 衝擊傾向性煤層煤樣循環載入破壞過程及前兆現象監測實驗
7．3 煤、岩組合體失穩破壞特徵及前兆信息研究
7．3．1 “砂岩-煤”組合體衝擊失穩破壞特徵及前兆信息研究
7．3．2 “砂岩-煤泥岩”組合體衝擊失穩破壞特徵及前兆信息研究
7．3．3 組合體接觸面性質分析
7．3．4 組合體受壓破壞特徵及前兆信息總結分析
7．4 煤岩組合體衝擊失穩判據分析
第8章 深部煤岩衝擊失穩主要影響因素數值模擬分析
8．1 不同地質條件下采場應力場及能量場分布規律
8．1．1 采場模型建立及計算方法
8．1．2 計算結果及分析
8．2 基於FLAC3D模擬的圍岩能量積聚特徵與突出危險性能量判據
8．2．1 幾何建模
8．2．2 深部開採條件下采動應力誘發突出災害模擬
8．2．3 采動誘發煤體突出(位移)特徵分析
8．2．4 衝擊傾向性的能量密度判據
8．3 地質因素誘發煤層巷道失穩的數值模擬
8．3．1 數值建模
8．3．2 模擬方法及結果分析
8．4 震動誘發煤層巷道失穩及合理支護方式選取的數值模擬分析
8．4．1 不同架型的U型鋼支架動力性能的動力分析
8．4．2 柔性支護抗衝擊失穩效果數值模擬分析
8．4．3 數值模擬及結果分析
第9章 煤岩衝擊失穩現象的現場實例調查
9．1 開灤趙各莊礦煤岩衝擊失穩現場調查
9．1．1 趙各莊礦煤岩衝擊失穩事故及生產地質條件
9．1．2 趙各莊礦煤岩衝擊失穩誘發因素分析
9．2 開灤唐山礦煤岩衝擊失穩現場調查
9．2．1 唐山礦煤岩衝擊失穩事故及生產地質條件
9．2．2 唐山礦煤岩衝擊失穩誘發因素分析
9．3 撫順老虎台礦煤岩衝擊失穩現場調查
9．3．1 老虎台礦煤岩衝擊失穩事故及生產地質條件
9．3．2 老虎台礦衝擊失穩事故及原因分析
9．3．3 老虎台礦煤岩衝擊失穩誘發因素
9．4 忻州窯礦煤岩衝擊失穩現場調查
9．4．1 忻州窯礦的地質條件與災害概述
9．4．2 忻州窯礦煤岩體衝擊失穩誘發因素分析
第10章 煤岩衝擊失穩的多參量預警技術與綜合防治
10．1 煤岩衝擊失穩發生的誘發條件及防治對策
10．1．1 煤岩衝擊失穩發生的誘發條件及預防的基本思路
10．1．2 煤岩衝擊失穩發生的預警和防治對策
10．2 以複合型能量轉化為中心的煤岩衝擊失穩控制理論
10．2．1 煤岩衝擊失穩的能量轉化型分類
10．2．2 煤岩衝擊失穩發生的能量分析
10．3 煤岩衝擊失穩災害的多參量監測預警技術
10．3．1 現場概況
10．3．2 T2193下工作面概況及生產技術條件
10．3．3 煤岩衝擊失穩的多參量預警技術及其套用
10．3．4 T2193T工作面煤岩衝擊失穩災害預警技術總結
10．4 煤岩衝擊失穩的綜合治理
10．4．1 衝擊失穩區域性防範措施
10．4．2 老虎台礦衝擊失穩局部解危措施
10．4．3 衝擊失穩防護措施
參考文獻
第1章 緒論
1．1 衝擊傾向性煤岩體非線性動力失穩機理的研究目的及意義
1．2 煤岩衝擊失穩國內外研究現狀
1．2．1 煤岩衝擊失穩現有理論及研究方法
1．2．2 煤岩衝擊失穩研究目前的問題及研究趨勢
1．3 本書的主要內容
第2章 煤岩衝擊失穩災害分布、發生特徵及誘因分析
2．1 煤岩衝擊失穩災害的分布規律
2．1．1 煤岩衝擊失穩平面分布規律
2．1．2 煤岩衝擊失穩深度分布規律
2．2 煤岩衝擊失穩災害的破壞特徵
2．3 煤岩衝擊失穩災害的分類
2．4 煤岩衝擊失穩誘發因素分析
2．5 放炮震動誘發衝擊失穩機理分析
2．5．1 震動誘發衝擊失穩的機理分析
2．5．2 一維震動波誘發煤層巷道圍岩變形破壞機理
第3章 煤岩衝擊失穩機理的非平衡熱力學分析
3．1 煤岩衝擊失穩孕育過程的耗散結構及熵的變化
3．1．1 煤岩衝擊失穩孕育過程的耗散結構
3．1．2 煤岩衝擊失穩孕育過程中有序結構及熵的產生
3．2 基於非平衡熱力學及耗散結構的煤岩衝擊失穩過程分析
第4章 煤岩衝擊失穩孕育、產生模型分析及實驗
4．1 引言
4．2 Lippmann煤岩衝擊失穩基本理論
4．3 煤岩衝擊失穩孕育過程二維力學模型分析
4．3．1 模型的建立
4．3．2 擾動區長度和巷道兩側的應力分布
4．4 發生衝擊的臨界荷載、臨界深度及其套用
4．4．1 發生衝擊的臨界荷載
4．4．2 發生衝擊的臨界深度
4．4．3 趙各莊礦12#煤層衝擊傾向性理論分析
4．5 二維模型與Lippmann基本理論“衝擊失穩”模型的比較
4．6 基於穩定性理論的衝擊三維臨界狀態分析
4．6．1 煤層巷道平動式衝擊失穩三維模型構建
4．6．2 參與衝擊煤層長度及衝擊失穩臨界狀態下煤層應力分布
4．6．3 模型參數分析及算例
4．7 煤岩衝擊失穩機理的損傷力學模型分析
4．7．1 損傷變數的建立
4．7．2 基本方程
4．7．3 考慮損傷的煤層衝擊失穩的擾動區長度和巷道兩側的應力分布
4．7．4 考慮煤層損傷的臨界荷載和臨界深度
4．7．5 有損傷衝擊失穩模型和無損傷衝擊失穩模型的比較
4．8 煤層衝擊失穩的結構失穩實驗研究
4．8．1 煤岩組合體結構失穩實驗設計
4．8．2 煤岩組合體結構失穩特徵分析
第5章 衝擊傾向性煤體的細觀結構特徵
5．1 衝擊傾向性煤體的細觀結構特徵的X射線衍射分析
5．1．1 樣品採集及實驗設備
5．1．2 實驗結果和討論
5．2 煤體顯微組分對衝擊傾向性影響分析
5．2．1 實驗方法及數據
5．2．2 衝擊傾向性與煤體微觀組分含量的關係
5．2．3 煤體衝擊傾向性與顯微組分結構及分布的關係
5．3 煤體細觀結構對衝擊傾向性影響的SEM分析
5．3．1 不同衝擊傾向性煤體表面微觀形貌特徵分析
5．3．2 衝擊傾向性煤體內微裂隙特徵及衝擊能量對煤體中微結構的影響
5．4 所研究煤層的衝擊傾向性測定
5．4．1 趙各莊礦煤岩體力學參數實驗
5．4．2 衝擊傾向性實驗方法
第6章 衝擊傾向性煤體內裂紋非穩定擴展宏細觀實驗研究
6．1 衝擊傾向性煤層煤樣三點彎曲衝擊載入動態斷裂實驗
6．1．1 試樣規格及製備
6．1．2 實驗設備及實驗方法
6．1．3 煤樣三點彎曲衝擊斷裂實驗結果分析
6．2 煤樣中波速的測量
6．3 衝擊傾向性煤層煤樣準靜態三點彎曲細觀破壞實驗
6．3．1 實驗樣品及設備
6．3．2 實驗結果及分析
6．4 衝擊傾向性煤層煤樣準靜態三點彎曲巨觀破壞實驗
6．4．1 採樣和試件製備
6．4．2 實驗設備及方法
6．4．3 實驗結果及分析
6．5 衝擊傾向性煤體不同載入條件斷裂斷口形貌分析
6．6 斷口分形維數分析
6．6．1 掃瞄器器及其方法
6．6．2 基於改進立方體覆蓋法的計算結果
6．7 煤岩衝擊失穩機理的斷裂動力學分析
第7章 基於能量釋放的煤、岩體失穩前兆信息研究
7．1 實驗樣品、設備及方法
7．1．1 樣品規格及實驗設備
7．1．2 實驗系統及實驗方法
7．1．3 實驗數據處理方式
7．2 衝擊傾向性煤體衝擊失穩破壞前兆信息的實驗研究
7．2．1 衝擊傾向性煤層煤樣單向受壓破壞過程及前兆信息監測實驗
7．2．2 衝擊傾向性煤層煤樣循環載入破壞過程及前兆現象監測實驗
7．3 煤、岩組合體失穩破壞特徵及前兆信息研究
7．3．1 “砂岩-煤”組合體衝擊失穩破壞特徵及前兆信息研究
7．3．2 “砂岩-煤泥岩”組合體衝擊失穩破壞特徵及前兆信息研究
7．3．3 組合體接觸面性質分析
7．3．4 組合體受壓破壞特徵及前兆信息總結分析
7．4 煤岩組合體衝擊失穩判據分析
第8章 深部煤岩衝擊失穩主要影響因素數值模擬分析
8．1 不同地質條件下采場應力場及能量場分布規律
8．1．1 采場模型建立及計算方法
8．1．2 計算結果及分析
8．2 基於FLAC3D模擬的圍岩能量積聚特徵與突出危險性能量判據
8．2．1 幾何建模
8．2．2 深部開採條件下采動應力誘發突出災害模擬
8．2．3 采動誘發煤體突出(位移)特徵分析
8．2．4 衝擊傾向性的能量密度判據
8．3 地質因素誘發煤層巷道失穩的數值模擬
8．3．1 數值建模
8．3．2 模擬方法及結果分析
8．4 震動誘發煤層巷道失穩及合理支護方式選取的數值模擬分析
8．4．1 不同架型的U型鋼支架動力性能的動力分析
8．4．2 柔性支護抗衝擊失穩效果數值模擬分析
8．4．3 數值模擬及結果分析
第9章 煤岩衝擊失穩現象的現場實例調查
9．1 開灤趙各莊礦煤岩衝擊失穩現場調查
9．1．1 趙各莊礦煤岩衝擊失穩事故及生產地質條件
9．1．2 趙各莊礦煤岩衝擊失穩誘發因素分析
9．2 開灤唐山礦煤岩衝擊失穩現場調查
9．2．1 唐山礦煤岩衝擊失穩事故及生產地質條件
9．2．2 唐山礦煤岩衝擊失穩誘發因素分析
9．3 撫順老虎台礦煤岩衝擊失穩現場調查
9．3．1 老虎台礦煤岩衝擊失穩事故及生產地質條件
9．3．2 老虎台礦衝擊失穩事故及原因分析
9．3．3 老虎台礦煤岩衝擊失穩誘發因素
9．4 忻州窯礦煤岩衝擊失穩現場調查
9．4．1 忻州窯礦的地質條件與災害概述
9．4．2 忻州窯礦煤岩體衝擊失穩誘發因素分析
第10章 煤岩衝擊失穩的多參量預警技術與綜合防治
10．1 煤岩衝擊失穩發生的誘發條件及防治對策
10．1．1 煤岩衝擊失穩發生的誘發條件及預防的基本思路
10．1．2 煤岩衝擊失穩發生的預警和防治對策
10．2 以複合型能量轉化為中心的煤岩衝擊失穩控制理論
10．2．1 煤岩衝擊失穩的能量轉化型分類
10．2．2 煤岩衝擊失穩發生的能量分析
10．3 煤岩衝擊失穩災害的多參量監測預警技術
10．3．1 現場概況
10．3．2 T2193下工作面概況及生產技術條件
10．3．3 煤岩衝擊失穩的多參量預警技術及其套用
10．3．4 T2193T工作面煤岩衝擊失穩災害預警技術總結
10．4 煤岩衝擊失穩的綜合治理
10．4．1 衝擊失穩區域性防範措施
10．4．2 老虎台礦衝擊失穩局部解危措施
10．4．3 衝擊失穩防護措施
參考文獻
文摘
插圖：
第6章衝擊傾向性煤體內裂紋非穩定擴展
宏細觀實驗研究
在工程地質體中廣泛地存在著岩石或煤體受動態荷載作用而發生的衝擊失穩現象，如在高地應力條件下，金屬礦山或隧道等堅硬圍岩體中發生的岩爆和煤礦開採中煤岩衝擊失穩現象。這類工程地質體的失穩問題的研究主要集中在兩方面：一是從結構穩定性理論出發，研究有平衡分支點的彈性體系穩定問題及結構穩定突變等；二是從材料失穩的角度，研究岩體變形破壞過程中由於內部裂隙發育而導致最終失穩的問題。煤礦開採過程中的煤岩衝擊失穩災害可認為是煤層或岩層的開掘而導致的局部應力集中，造成煤壁附近煤岩體內產生大量次生裂隙，在采動等外界因素影響下發生的裂紋快速成核、貫通、擴展而引起的失穩現象。以往研究表明：煤體的破裂階段是衝擊失穩孕育過程中重要階段之一，煤體質點在周邊煤體的擠壓作用下，首先產生x形裂隙並沿徑向變形，最後形成一些與暴露面平行的切向裂紋（即I形裂紋）。同時，煤岩體的斷裂破壞可視為其內部微觀裂紋擴展、分叉和失穩擴展的動態演化過程，裂紋分叉與失穩是緊密相關的，裂紋經過無限多次的分叉便導致整個系統的失穩。因此，通過宏、細觀實驗，對比分析動態斷裂及準靜態荷載下，衝擊傾向性煤體內裂紋的產生、演化及失穩擴展過程，研究不同荷載條件下的煤岩體動態裂紋非穩定擴展規律，探索裂紋擴展能量耗散和煤岩體材料穩定性問的關係，是本章為深入研究煤岩衝擊失穩發生機理及災變過程進行的一次嘗試，該研究可為揭示衝擊傾向煤體內I形裂紋在煤體中的動態擴展機制提供了直觀的數據。
為了研究煤體動態斷裂過程中裂紋擴展和耗能機制的關係以及岩石材料非均質性和不連續性對煤體中動態裂紋擴展模式和裂紋擴展速度的影響，首先採用分散式多火花高速攝影系統對煤體三點彎曲試樣的衝擊斷裂過程進行了觀測，分析了裂紋擴展速度和動態裂紋擴展模式，並進行了煤樣的準靜態三點彎曲斷裂實驗，對動態與準靜態煤樣的三點彎曲斷裂實驗結果進行了對比分析；同時，為了能夠進一步從細觀角度對衝擊傾向性煤層煤體內裂紋非穩定擴展過程進行研究，採用了SEM高疲勞試驗機，對煤樣斷裂過程中的微裂紋擴展、分叉以及貫通過程，進行了實時觀測分析。
第6章衝擊傾向性煤體內裂紋非穩定擴展
宏細觀實驗研究
在工程地質體中廣泛地存在著岩石或煤體受動態荷載作用而發生的衝擊失穩現象，如在高地應力條件下，金屬礦山或隧道等堅硬圍岩體中發生的岩爆和煤礦開採中煤岩衝擊失穩現象。這類工程地質體的失穩問題的研究主要集中在兩方面：一是從結構穩定性理論出發，研究有平衡分支點的彈性體系穩定問題及結構穩定突變等；二是從材料失穩的角度，研究岩體變形破壞過程中由於內部裂隙發育而導致最終失穩的問題。煤礦開採過程中的煤岩衝擊失穩災害可認為是煤層或岩層的開掘而導致的局部應力集中，造成煤壁附近煤岩體內產生大量次生裂隙，在采動等外界因素影響下發生的裂紋快速成核、貫通、擴展而引起的失穩現象。以往研究表明：煤體的破裂階段是衝擊失穩孕育過程中重要階段之一，煤體質點在周邊煤體的擠壓作用下，首先產生x形裂隙並沿徑向變形，最後形成一些與暴露面平行的切向裂紋（即I形裂紋）。同時，煤岩體的斷裂破壞可視為其內部微觀裂紋擴展、分叉和失穩擴展的動態演化過程，裂紋分叉與失穩是緊密相關的，裂紋經過無限多次的分叉便導致整個系統的失穩。因此，通過宏、細觀實驗，對比分析動態斷裂及準靜態荷載下，衝擊傾向性煤體內裂紋的產生、演化及失穩擴展過程，研究不同荷載條件下的煤岩體動態裂紋非穩定擴展規律，探索裂紋擴展能量耗散和煤岩體材料穩定性問的關係，是本章為深入研究煤岩衝擊失穩發生機理及災變過程進行的一次嘗試，該研究可為揭示衝擊傾向煤體內I形裂紋在煤體中的動態擴展機制提供了直觀的數據。
為了研究煤體動態斷裂過程中裂紋擴展和耗能機制的關係以及岩石材料非均質性和不連續性對煤體中動態裂紋擴展模式和裂紋擴展速度的影響，首先採用分散式多火花高速攝影系統對煤體三點彎曲試樣的衝擊斷裂過程進行了觀測，分析了裂紋擴展速度和動態裂紋擴展模式，並進行了煤樣的準靜態三點彎曲斷裂實驗，對動態與準靜態煤樣的三點彎曲斷裂實驗結果進行了對比分析；同時，為了能夠進一步從細觀角度對衝擊傾向性煤層煤體內裂紋非穩定擴展過程進行研究，採用了SEM高疲勞試驗機，對煤樣斷裂過程中的微裂紋擴展、分叉以及貫通過程，進行了實時觀測分析。
序言
非瓦斯主導的煤岩衝擊失穩（俗稱“衝擊地壓”）作為一種複雜的礦井煤體動力失穩災害，從孕育到產生表現出明顯的非線性和耗散結構，使得對衝擊失穩發生機理的研究非常複雜和困難。同時，煤岩衝擊失穩作為影響煤礦安全生產的四大災害（煤與瓦斯突出、煤岩衝擊失穩、頂板垮落和突水）之一，越來越受到科研和工程技術人員的關注。煤岩衝擊失穩是礦山壓力顯現的一種特殊形式，通常是指在高地應力作用條件下，煤體破壞所釋放的變形能超過了破壞過程中所消耗的能量，而引發的煤體以突然、急劇、猛烈的破壞為特徵的動力現象，往往會造成礦山設備損壞、上百米的井巷破壞及人員傷亡等。煤岩衝擊失穩災害在世界範圍內具有普遍性。早在20世紀30年代，研究人員就開始了煤岩衝擊失穩的機理及分類的相關研究。20世紀中後期，煤岩衝擊失穩研究逐漸成為國際岩石力學及採礦工程領域的熱點研究課題之一。煤岩衝擊失穩在國際上一般被稱為“coal bump”、“coal bounce”、“prossure/stress bump”、“rockburst in c01liery”以及“outburst of coal”等，其與岩爆（rockhLlrst）、礦震（tremor）等動力現象之間有明顯的區別，但也有聯繫。近二十多年來，國際RaSiM（Roc-kburst and Seismicity in Mine）會議一直致力於通過世界範圍的資料交流，研究岩爆、煤岩衝擊失穩等礦山動力災害的發生機理、有效預測手段、合理防治措施及數值模擬方法等。此前熱點之一是利用微震監測方法準確預測煤岩衝擊失穩等動力現象的研究。另一方面，煤岩衝擊失穩的機理分析仍是研究熱點之一。從總體而言，煤岩衝擊失穩的機理研究大致分為四類：①從研究煤岩體材料的物理力學性質出發，分析煤岩體失穩破壞特點及誘使其失穩的固有因素，同時利用混沌、分叉等非線性理論來研究煤岩衝擊失穩過程；②從研究突出區域所處的地質構造以及變形局部化出發，分析地質弱面和煤岩體幾何結構和煤岩衝擊失穩之間的相互關係；③工程擾動（如放炮所產生的震動波等）以及采動影響與衝擊失穩之間的關係研究；④從能量角度出發，通過能量密度、能量釋放率等指標或通過構建複合型能量轉化為中心的煤岩衝擊失穩分類體系，對煤岩衝擊失穩的能量聚積和轉化特徵進行研究。
