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煤矿瓦斯爆炸危害极大,可在较短的时间内造成群死群伤。而且一旦发生事故,爆炸波还会破坏巷道围岩材料及结构,使巷道失效破坏、甚至垮塌,造成人员被困,进而直接阻碍救援工作的开展,给救援带来极大困难。本文研究了瓦斯爆炸载荷与地应力耦合作用下巷道损伤破坏效应,综合运用理论分析、实验研究及数值模拟相结合的方法,研究了巷道围岩材料及其结构的动力响应及围岩损伤特性,取得创新结果如下:(1)研究了煤岩体材料的静、动态力学性能,揭示了其在高速冲击压缩过程中的裂隙演化规律及损伤特征。发现与静态压缩不同,动态压缩在曲线回弹阶段会出现明显的滞回现象;硬度较大的石灰岩的破裂形态表现为径向破坏,而硬度较小的烟煤试样的破裂形态表现为剪切破坏;此外,研究了冲击载荷与试样破碎尺度分布特征的关系,发现小尺度试样碎片的分布特征随冲击载荷的增大而明显。(2)揭示了瓦斯爆炸载荷与深部高应力耦合作用下巷道围岩的应力演化规律。发现与浅埋基岩相比,深部煤岩体在瓦斯爆炸载荷和高应力耦合作用下,围岩内的应力时程曲线呈多波峰特点,巷道围岩先后受到冲击波、压缩波以及弹性波的作用,对应产生了多个应力波峰、负压区以及明显的应力振荡。在巷道角隅处应力曲线存在一定的滞留期,且随地应力的增大,滞留周期会减小,甚至消失。(3)研究了爆炸载荷和地应力耦合作用下的巷道围岩损伤机制,提出了其损伤分区划分方法。发现在爆炸载荷和地应力耦合作用下,巷道围岩损伤区大致呈梯形分布,且损伤范围分为三个区域,即完全损伤区、塑性损伤区和弹性损伤区。此外,在爆炸载荷与初始应力耦合作用下,巷道顶底板角隅处会出现应力集中,在水平和竖直方向均呈现出明显的扩张变形,导致巷道在角隅处产生宏观破坏,而在两帮和顶底板未出现明显的宏观破坏。(4)发现了爆炸载荷诱发的地应力瞬态卸荷现象,揭示了两者耦合作用下巷道围岩的损伤规律。瓦斯爆炸造成的瞬态卸荷主要发生在巷道两帮和顶底部周围小部分区域,且随着侧压系数的增大,巷道两帮围岩塑性损伤范围减小。研究结果对于丰富和完善高地应力、爆炸载荷和瞬态卸荷耦合作用致灾机理具有一定的学术价值和科学意义,对指导巷道抗爆设计具有现实意义。另外,相关研究成果发表论文2篇,其中SCI已发表1篇,EI发表1篇。