【摘 要】
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煤炭地下气化通过对煤炭资源的原位可控燃烧,将其转化为复合可燃性气体,是我国“十四五”规划中大力推广的煤炭资源高效清洁利用方式之一。煤炭地下气化是一个复杂性的系统工程,其中燃空区围岩稳定性是连续安全高效产气的关键。高温与冲击动载是影响燃空区围岩稳定性的关键因素,同时,岩体结构的破坏主要取决于岩石材料抗拉强度,因此明确高温热损伤状态下岩石动态拉伸力学特性,揭示其细观损伤断裂机制,是煤炭地下气化燃空区围
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（52074240）； 低温环境下爆破扰动泥岩边坡剪切蠕变失稳机制及防控.国家自然基金,编号:52174090；
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煤炭地下气化通过对煤炭资源的原位可控燃烧,将其转化为复合可燃性气体,是我国“十四五”规划中大力推广的煤炭资源高效清洁利用方式之一。煤炭地下气化是一个复杂性的系统工程,其中燃空区围岩稳定性是连续安全高效产气的关键。高温与冲击动载是影响燃空区围岩稳定性的关键因素,同时,岩体结构的破坏主要取决于岩石材料抗拉强度,因此明确高温热损伤状态下岩石动态拉伸力学特性,揭示其细观损伤断裂机制,是煤炭地下气化燃空区围岩稳定控制的关键基础问题,对于煤炭地下气化工程安全高效开采意义重大。本文以煤系砂岩为研究对象,利用高温环境荷载加载系统与分离式霍普金森拉杆（SHTB）试验系统,借助高速摄像机、X射线衍射仪、电子扫描显微镜以及三维激光扫描仪等,对冲击载荷作用下高温热损伤煤系砂岩直接拉伸力学特性及细观断裂能耗机制进行系统研究,主要研究成果如下:（1）确定冲击载荷作用下砂岩直接拉伸试验中试样安装方法,开展高温热处理损伤煤系砂岩的动态直接拉伸试验,研究热损伤砂岩动态应力-应变曲线变化特征,分析砂岩动态抗拉强度、拉伸模量和拉伸峰值应变随加载应变率及温度的变化规律,讨论拟合参数对加载条件的敏感性特征。（2）采用非线性回归数学方法,建立热损伤砂岩动态拉伸特性参量的预测模型,并以抗拉强度为例验证了模型的可适用性;分析热损伤煤系砂岩物质成分及物质含量等组分结构特征,研究组分结构随温度的变化特征,阐明组分结构影响下的热损伤煤系砂岩力学特性变化机制。（3）捕捉不同加载条件下热损伤砂岩动态直接拉伸破坏过程,观测断面结构特征,定义断面高程、坡度角以及粗糙度系数等表征参量,定量分析断面结构特征随冲击速度与热处理温度的变化规律;基于扫描电镜SEM观测结果,明确砂岩内部损伤特征及细观断裂特征,揭示砂岩力学特性及破坏特征的损伤断裂机理。（4）利用能量耗散计算方法,系统研究热损伤煤系砂岩动态直接拉伸破坏过程中,能量值以及能量比值随冲击速度及热处理温度的变化规律;基于断面结构特征的粗糙度计算结果,定义砂岩破坏能量耗散能力表征参量,分析比表面能随不同条件的变化规律;揭示热损伤煤系砂岩破坏过程的能量耗散机制。研究成果可为煤炭地下气化工程燃控区围岩稳定性控制参数的设计提供理论与技术指导。本论文有图73幅,表18个,参考文献76篇
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