转载|IJMMM：柱旁双侧充填复合承载结构的破坏特征及损伤演化
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以下文章来源于矿物冶金与材料学报英文版IJMMM ，作者IJMMM
《矿物冶金与材料学报（英文版）》网络宣传与推广
柱旁双侧充填所形成的“充填体-煤柱-充填体”协同承载结构（BPB煤充结构体）在承担覆岩载荷、保障安全开采和维护地下空间稳定性等方面发挥着重要的作用，其破坏特征及损伤演化值得进一步探索。
近日， 太原理工大学冯国瑞教授领导的“特殊开采与岩层控制”创新团队 在 Int. J. Miner. Metall. Mater. 上发表了题为“Failure characteristics and the damage evolution of a composite bearing structure in pillar-side cemented paste backfilling”的研究性文章，系统分析了柱旁双侧充填后BPB煤充结构体的变形及破坏特征。本文的通讯作者为冯国瑞教授和白锦文副研究员。
柱旁双侧充填复合承载结构的破坏特征及损伤演化 （点击题目直达原文）
崔博强, 冯国瑞
, 白锦文
, 薛改利, 王凯, 史旭东, 王善勇, 王泽华, 郭军
Boqiang Cui, Guorui Feng, Jinwen Bai, Gaili Xue, Kai Wang, Xudong Shi, Shanyong Wang, Zehua Wang, and Jun Guo, Failure characteristics and the damage evolution of a composite bearing structure in pillar-side cemented paste backfilling, Int. J. Miner. Metall. Mater. , 30(2023), No. 8, pp. 1524-1537.
https://doi.org/10.1007/s12613-022-2545-x
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本文开展了六组不同类型BPB煤充结构体的单轴压缩试验，结合数字图像相关技术（DSCM）监测了试样表面的变形特征，构建了基于能量耗散特征的BPB煤充结构体损伤模型，揭示了充填体对煤柱的失稳防控机理。研究结果表明：BPB煤充结构体的应变集中带和宏观裂纹首先出现在煤-充界面处，然后扩展至充填体元件中，最终出现在煤体元件中。BPB煤充结构体的弹性应变能在加载初期逐渐累积，峰值应力处达到最大值，在峰后阶段迅速释放；耗散能在加载初期累积较少，加载后期迅速增加。基于能量耗散特征构建的BPB煤充结构体损伤模型与试验结果吻合，能够为BPB煤充结构体的失稳防控提供依据。此外，充填体具有抑制煤柱变形的作用，随着充填体元件体积占比的减小，其对煤柱的约束作用逐渐减弱，BPB煤充结构体更容易失稳，破坏也更加严重。本研究有助于指导柱旁充填采矿中复合承载结构的设计、稳定性监测和失稳防控。
图1. 柱旁双侧充填工程结构示意图.
图2. BPB煤充结构体峰值应力时的位移场特征 (a) 水平位移场; (b) 垂直位移场 。
图3. BPB煤充结构体的损伤演化特征.
图4. BPB煤充结构体的破坏特征
矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室 依托太原理工大学建设，面向矿业学科发展前沿，立足山西煤炭资源主产区，瞄准煤炭资源开采领域重大需求，开展煤炭开采中岩层控制及灾害防控等方面的基础和应用基础研究。主要研究方向为：矿山岩层分源联动控制理论与技术、结构充填沉陷控制与地下空间开发、老空区积水灾害孕育机理与防控、残采区瓦斯运移规律与地面抽采等。
矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室组建了一支多学科交叉、多层次结合、多领域融合的人才队伍，现有固定人员35人，正高级职称5人，副高级职称13人，中级职称19人，固定人员中33人拥有博士学位，2人拥有硕士学位。实验室研究方向涉及采矿工程、岩土工程、矿井通风与安全、矿井水害及瓦斯防治等，既有专业特长又有综合优势，是一支具有科技创新意识和团队凝聚力的高水平科研队伍。实验室先后培养博士研究生20余名，培养硕士研究生100余名，多篇学位论文获中国职业安全健康协会优秀博士论文、中国煤炭学会优秀博士论文、山西省优秀研究生博士学位论文、山西省优秀研究生硕士学位论文等。实验室与美国西弗吉尼亚大学、澳大利亚科廷大学和日本长崎大学等国际知名大学的科研人员建立了广泛的学术交流与合作关系。
实验室现在拥有总值近2000万元的科研设备仪器，依托实验室建设了“特殊开采与岩层控制”山西省科技创新重点团队和山西省煤基资源绿色高效开发工程中心。实验室科研条件对流动人员开放，为其提供了必要的科研条件 。
冯国瑞教授
冯国瑞 ，太原理工大学教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者、科学探索奖获得者、国家优秀青年科学基金获得者、国家“万人计划”科技创新领军人才，山西能源学院党委副书记、校长。主持国家基金联合基金重点项目等国家级科研项目7项、山西省重大专项等省部级和企业委托科研项目20余项，出版著作7部，发表SCI、EI收录论文200余篇，授权国家发明专利100余项，获山西省技术发明一等奖、中国煤炭工业科学技术一等奖、中国职业安全健康协会科技进步一等奖、中国专利优秀奖、山西省教学成果特等奖等省部级一等以上科研教学成果奖9项、二等奖多项，曾获得国家有突出贡献中青年专家、国家百千万人才工程人选、国务院特殊津贴专家、科技部中青年科技创新领军人才、教育部新世纪优秀人才、全国煤炭教学名师和山西省劳动模范等荣誉称号 .
白锦文副研究员
白锦文 ，太原理工大学矿业工程学院采矿工程系副研究员。长期致力于难采煤炭资源开采岩层控制的理论与技术研究，主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年基金项目、山西省优秀青年基金项目、山西浙大新材料与化工研究院研发项目、山西省重大专项子课题、山西省出国留学人员择优资助项目等省部级以上科研项目7项，以第一或通讯作者在国内外高水平学术期刊上发表论文22篇，排名前二授权国家发明专利20余项，获孙越崎青年科技奖、山西省技术发明一等奖（排名第二）、中国煤炭工业科学技术一等奖（排名第二、第四）、中国专利优秀奖（排名第二）、中国煤炭学会青年科学技术奖优秀博士学位论文和山西省优秀博士论文奖等奖励。
供稿 | 崔博强
排版 | 许欢欢
编辑 | 陈佩仙
审核 | 黄冬华
《矿物冶金与材料学报（英文版）》(InternationalJournal of Minerals, Metallurgy and Materials，IJMMM)是由教育部主管、北京科技大学主办、Springer Nature合作出版的英文学术期刊，1994年创刊，月刊。主要刊载矿物、冶金和材料领域的原创研究论文和特约综述等。被SCIE，EI，CAS，Scopus，ProQuest，OCLC，INSPEC等国际著名文摘或检索系统作为文献源期刊收录。 入选中科院期刊分区二区 。 2021 JCR 影响因子为 4.8 ， 在冶金与冶金工程学科和矿业工程与矿物加工学科位于 Q1 区 , 在材料科学综合学科位于 Q2区 。 2022 CiteScore为 6.8 ，在金属与合金类、材料力学类、材料化学类等类别中均位于 Q1区 。入选《有色金属领域高质量科技期刊分级目录》 T1 级别；《冶金工程技术领域高质量科技期刊分级目录》 T1 级别。
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