李 峰，張亞光，劉建榮，劉丹龍

（中國礦業(yè)大學（北京）資源與安全工程學院，北京 100083）

1 引 言

引起煤和瓦斯突出的地質(zhì)因素主要有埋藏深度、圍巖透氣性、構(gòu)造復雜性、構(gòu)造煤發(fā)育程度等[1－2]。據(jù)統(tǒng)計，我國煤與瓦斯突出事故絕大部分發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域，構(gòu)造煤發(fā)育是突出事故發(fā)生的必要條件之一[3]。郭德勇等[4]結(jié)合平頂山礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育規(guī)律得出極易發(fā)生突出的4 類地質(zhì)構(gòu)造類型。程軍等[5]研究了構(gòu)造應力場對煤與瓦斯突出的影響。高魁等[6]指出地質(zhì)構(gòu)造斷層附近存在明顯的構(gòu)造應力異常區(qū)并與由后期開挖導致的應力集中相互疊加，有利于形成自構(gòu)造軟煤向周圍煤層深部擴展的大型突出。韓軍等[7]認為構(gòu)造應力場的多期演化對局部構(gòu)造應力、構(gòu)造煤和瓦斯賦存的分布具有重要影響。王志榮等[8]研究滑動構(gòu)造對煤與瓦斯突出的控制，指出滑動構(gòu)造前緣擠壓帶是突出的危險區(qū)域。

現(xiàn)階段，國內(nèi)外學者對于動載荷作用下應力波的傳播及加、卸載波的相互作用進行了初步研究。宋林[9]模擬了一維應力波在單個和多個平行節(jié)理巖體中的傳播規(guī)律。褚懷保等[10]研究得出在爆炸應力波作用下，煤體首先承受壓應力，而后承受拉應力。常未斌等[11]研究指出掘進工作面前方存在構(gòu)造帶時，爆炸應力波傳至構(gòu)造帶分界面時的反射加強作用會產(chǎn)生拉伸破壞。金洪偉等[12]指出煤與瓦斯突出中層裂現(xiàn)象的產(chǎn)生受到卸載波反射疊加的影響，瓦斯壓力的間斷性釋放又會產(chǎn)生向深部傳播的卸載波。陳鎣等[13]通過相似模擬試驗得出，爆炸應力波作用下煤巷的破壞形式表現(xiàn)為首先巷道頂板附近區(qū)域出現(xiàn)裂縫，屬于拉剪破壞。王觀石等[14]指出應力波在巖體中傳播是一個傳播和塊體響應的過程，結(jié)構(gòu)面的存在影響了應力波傳播和響應。楊風威等[15]模擬分析了斜入射線彈性節(jié)理應力波傳播特征。祝啟虎[16]指出爆炸荷載及地應力瞬態(tài)卸荷所產(chǎn)生的拉應力對煤體損傷具有重要作用。

綜上所述，礦井實際生產(chǎn)過程中，煤體動態(tài)損傷與動載荷作用下應力傳播以及加、卸載波的相互作用有著十分密切的關(guān)系。文章以掘進巷道前方分布的塑性煤體、彈性煤體、構(gòu)造煤體與原始煤體的組合煤體為研究對象，研究動載荷作用下應力波的傳播過程及煤體損傷機制，研究分析構(gòu)造煤體的動力響應特性，對于礦井煤巖動力災害的防治具有重要意義。

2 掘進巷道構(gòu)造煤體區(qū)域分布特性

國內(nèi)外學者對于靜態(tài)載荷下煤體的力學性質(zhì)、滲流變化規(guī)律、損傷規(guī)律做了大量研究。尹光志等[17]通過試驗研究，得出應變-瓦斯流動速度曲線與應力-應變曲線變化趨勢具有相似性，且表現(xiàn)為少許滯后于應變的特點，這表明煤巖受載過程中的損傷演化決定著瓦斯在其內(nèi)的流動特性。

若掘進工作面前方存在地質(zhì)構(gòu)造（如斷層、向斜、背斜、褶皺等），則工作面前方煤體可認為由塑性煤體、彈性煤體、構(gòu)造煤體與原始煤體組成；由于受采掘影響與地質(zhì)構(gòu)造作用，掘進工作面前方煤體中地應力、瓦斯壓力與滲透性會呈現(xiàn)明顯的區(qū)域分布，如圖1 所示。

（1）煤體地應力σ 區(qū)域分布：塑性煤體A 區(qū)包含卸壓區(qū)與應力集中區(qū)，彈性煤體B 區(qū)包含應力集中區(qū)與原巖應力區(qū)，構(gòu)造煤體C 區(qū)包含應力集中區(qū)與卸壓區(qū)，原始煤體D 區(qū)包含應力集中區(qū)與原巖應力區(qū)。

（2）煤體滲透率K 區(qū)域分布與地應力σ 分布有著明顯的對應關(guān)系：掘進工作面前方煤體的滲透性呈現(xiàn)減小—增大—減小—穩(wěn)定變化趨勢。

（3）煤體瓦斯壓力P 分布與地應力σ 分布、煤體滲透性K 分布有著明顯的對應關(guān)系：掘進工作面前方煤體的瓦斯壓力呈現(xiàn)增大—減小—增大—穩(wěn)定變化趨勢。

圖1 掘進工作面前方煤體地應力、瓦斯壓力與滲透性分區(qū)示意圖Fig.1 Distribution of ground stress,gas pressure and permeability of coal in front of the tunneling faces

3 加、卸載應力波傳播與作用過程

掘進工作面前方卸壓區(qū)域煤體損傷較為嚴重，應力承載作用相對較弱，在本文的研究計算過程中不考慮卸壓區(qū)域，剔除塑性煤體中卸壓部分形成A區(qū)。

由于掘進工作面前方彈、塑性界面兩側(cè)煤體的波阻抗不相等，而且塑性煤體與構(gòu)造煤體的波阻抗小于彈性煤體與原始煤體的波阻抗，因此，當加、卸載應力波傳播至分界面時會發(fā)生透射與反射，而且相對于入射波而言，反射波與透射波會產(chǎn)生加強的加載或卸載效應。隨著時間推移，動載荷作用下煤體中加、卸載應力波的傳播與相互作用過程如圖2 所示。

為研究分析動載荷作用下構(gòu)造煤體的動力響應特性，作出以下假設：

（1）塑性煤體區(qū)域A 區(qū)的平均波速為CA，彈性煤體區(qū)域B 區(qū)平均波速為CB，構(gòu)造煤體區(qū)域C區(qū)平均波速為CC，原始煤體區(qū)域D 區(qū)平均波速為CD；

圖2 彈塑性煤體中應力波傳播與作用過程Fig.2 The process of stress wave propagation and interaction in elastic and plastic coal

（2）不同類型煤體分界面兩側(cè)質(zhì)點應力與速度分布遵循連續(xù)性準則，即在某一界面兩側(cè)的質(zhì)點速度與應力方向相同、大小相等；

（3）A 區(qū)煤壁受到垂直動載荷沖擊σ′作用，近似為矩形波作用，作用時間為t1；

（4）A 區(qū)塑性煤體峰后應變軟化的屈服應力為YH'，對應煤體質(zhì)點的速度為vy'；B 區(qū)彈性煤體屈服應力為YH，對應煤體質(zhì)點的速度為vy；

（5）掘進工作面前方塑性煤體、彈性煤體、構(gòu)造煤體與原始煤體的分界面分別為X1、X2、X3，分界面兩側(cè)煤體的密度相等，均為ρ0；

（6）壓應力為負，拉應力為正。

由圖2 可得，1、2、3、4 區(qū)為恒值區(qū)（未受影響區(qū)域），其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

當t=t0時，A 區(qū)塑性煤體煤壁承載動載荷沖擊沖擊作用σ′（壓應力），假設應力σ′

基于應力波反射與透射規(guī)律可得：當右行的壓縮應力波傳播至分界面X1時，將發(fā)生透射與反射，形成加強的壓縮波。假設透射波應力值 σ6＜YH=?ρ0CBvy，則6 區(qū)、6′區(qū)煤體在反射波、透射波作用后未發(fā)生屈服，對應區(qū)域6 區(qū)、6′區(qū)的煤體質(zhì)點應力與速度分別為

基于連續(xù)性準則可知，應力波在某一分界面兩側(cè)經(jīng)過反射與透射后，煤體質(zhì)點的應力與速度分布均是連續(xù)的，應力、速度的方向相同、大小相等。

聯(lián)立式（1）、（2）可得

當t=t1時，A 區(qū)域塑性煤體的煤壁邊界開始卸載，煤體邊界的壓應力瞬間卸載至0，對應7 區(qū)為塑性卸載區(qū)，7 區(qū)煤體質(zhì)點應力與速度分別為

聯(lián)立式（2）可得

當t=t2時，7 區(qū)的卸載應力波與6 區(qū)反射產(chǎn)生的加強壓縮波相遇并相互作用，對應區(qū)域為8 區(qū)，其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

聯(lián)立式（5）、（7）可得

8 區(qū)的左行加載壓縮波傳播至A 區(qū)煤壁自由反射后轉(zhuǎn)變成卸載波，煤體質(zhì)點應力卸載至0，對應區(qū)域為9 區(qū)，其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

聯(lián)立式（8）可得

8 區(qū)的右行塑性波為卸載波，傳播至分界面X1時，發(fā)生透射與反射。反射應力波的卸載作用會相對加強，形成加強的卸載應力波，對應區(qū)域為10、10′區(qū)，其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

基于質(zhì)點連續(xù)性準則，聯(lián)立式（5）、（9）可得

當t=t4時，9 區(qū)的塑性卸載波與10 區(qū)塑性卸載波相遇并相互作用，致使煤體卸載效應進一步加強，對應區(qū)域為11 區(qū)，其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

5 區(qū)域塑性加載壓縮應力波傳播至分界面X1時，發(fā)生透射，假設透射波應力值σ6′＜YH=?ρ0CBvy，透射波作用后彈性煤體未發(fā)生屈服，因此B 區(qū)煤體中傳播加強的彈性壓縮波，在分界面X2發(fā)生反射與透射，形成卸載應力波，對應區(qū)域為13 區(qū)、13′區(qū)，其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

基于質(zhì)點連續(xù)性準則，可得

聯(lián)立式（1）、（5）可得

當t=t3時，13 區(qū)的反射彈性卸載波與10′區(qū)透射卸載波相遇并相互作用，致使煤體卸壓，對應區(qū)域為14 區(qū)，其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

聯(lián)立式（13）、（18）可得

14 區(qū)右行卸載波傳播至分界面X2發(fā)生反射與透射，形成卸載波，對應區(qū)域為15 區(qū)、15′區(qū)，其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

基于質(zhì)點連續(xù)性準則，可得

聯(lián)立式（18）、（20）可得

11 區(qū)煤體中的右行加載拉應力波傳播至分界面X1發(fā)生反射與透射，加載作用相對加強，會形成加強的拉應力波，對應區(qū)域為16 區(qū)、16′區(qū)，其應力與質(zhì)點速度分別為

基于質(zhì)點的連續(xù)性準則可得

聯(lián)立式（15）、（20）可得

當t=t5時，16′區(qū)加強的拉應力波與15 區(qū)彈性卸載波相遇并相互作用形成17 區(qū)，致使拉應力卸載，其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

聯(lián)立式（23）、（26）可得

基于牛頓第三定律、應力波的透射與反射定律及質(zhì)點應力、速度分布連續(xù)性準則[18]可計算得出構(gòu)造煤體區(qū)域應力波傳播過程中各區(qū)域煤體質(zhì)點應力與速度。

18、18′區(qū)煤體質(zhì)點應力與速度分別為

聯(lián)立式（1）、（18）可得

當t=t6時，15′區(qū)透射卸載波與18 區(qū)反射加載波相互作用形成19 區(qū)，其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

聯(lián)立式（23）、（32）可得

19 區(qū)左行壓縮波在分界面X2發(fā)生反射與透射形成20 區(qū)、20′區(qū)，產(chǎn)生加強的壓縮波，其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

基于煤體質(zhì)點連續(xù)性準則可得

聯(lián)立式（28）、（35）可得

19 區(qū)右行卸載波在分界面X3發(fā)生反射與透射形成21 區(qū)、21′區(qū)，產(chǎn)生加強卸載波，其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

聯(lián)立式（32）、（35）可得

當t=t7時，21 區(qū)卸載波與20 區(qū)右行壓波相互作用形成22 區(qū)，其煤體質(zhì)點應力與速度分別為

聯(lián)立式（39）、（43）可得

具體分析可得：在動載荷沖擊作用下，11 區(qū)、14 區(qū)、16 區(qū)、17 區(qū)與22 區(qū)的煤體易產(chǎn)生拉應力，其他區(qū)域煤體仍然以承載壓應力為主。

由于7 區(qū)卸載波與6 區(qū)的反射加載壓應力波相互作用形成8 區(qū)，產(chǎn)生左行加載壓縮波與右行壓縮卸載波，分別經(jīng)煤壁X0自由反射與分界面X1反射，形成了自由反射的卸載波（9 區(qū)）與加強卸載波（10區(qū)），兩束卸載波相互作用形成拉應力區(qū)域（11 區(qū)），其右行拉應力波在分界面X1發(fā)生反射、透射形成加強的拉應力波（16 區(qū)）。

由于C 區(qū)域構(gòu)造煤體的存在，在動載荷的加、卸載過程中，B 區(qū)域煤體中傳播的初始加載應力波（6′區(qū)）會在分界面X2處反射形成卸載應力波（13區(qū)），與分界面X1處的透射卸載應力波相互作用產(chǎn)生拉應力（14 區(qū)），形成右行卸載波與左行加載波。

由于14 區(qū)右行卸載波在分界面X2發(fā)生反射、透射形成加載波（15 區(qū)），與11 區(qū)右行拉應力波在分界面X1發(fā)生透射形成加強的拉應力波（16′區(qū)）相互作用形成拉應力區(qū)（17 區(qū)）。

22 區(qū)拉應力的形成與11 區(qū)的拉應力形成過程相似：由于C 區(qū)域煤體中傳播的初始壓縮應力波（13′區(qū)）會在分界面X3處反射形成加載壓縮應力波（18 區(qū)），與14 區(qū)右行卸載波在分界面X2處透射形成卸載應力波（15′區(qū)）相互作用形成19 區(qū)，產(chǎn)生左行壓縮加載波與右行壓縮卸載波；分別經(jīng)分界面X2反射與分界面X3反射，形成了反射的加強壓縮波（20 區(qū)）與加強卸載波（21 區(qū)），當分界面X1、X2、X3處兩側(cè)的波速差值達到一定程度時，兩束應力波相互作用會形成拉應力區(qū)域（22 區(qū)）。

基于式（1）～（46）與各區(qū)域拉應力的形成過程的分析可得：①11 區(qū)、14 區(qū)、16 區(qū)、17 區(qū)與22區(qū)中能產(chǎn)生較大拉應力區(qū)域為11 區(qū)、14 區(qū)、16 區(qū)，而17 區(qū)與22 區(qū)中產(chǎn)生的拉應力相對較小；② 由于構(gòu)造煤體C 區(qū)域的存在，在動載荷的加、卸載過程中，B 區(qū)域煤體中傳播的應力波會在分界面X2處形成反射應力波，與分界面X1處透射的卸載應力波相互作用會產(chǎn)生拉應力；③主要的拉應力產(chǎn)生區(qū)域集中在A、B 兩區(qū)的煤體中；相比較而言，A、B 兩區(qū)的煤體所受動載荷沖擊作用較為明顯，而C、D兩區(qū)煤體承載的動載荷沖擊作用較小，煤體中拉應力產(chǎn)生的原因與卸載波的作用緊密相關(guān)；④ 煤體在拉應力與地應力的綜合作用下易發(fā)生拉剪破壞。

4 實例分析

安豐華[19]在山西大寧煤礦采集了3#煤層的原煤煤塊，運至試驗室后切割成φ 50 mm×100 mm 標準試件后進行了全應力-應變試驗研究，進行了試件加載試驗中的塑性流動階段與卸載試驗，分析了煤樣試件的力學特性，如圖3 所示。

圖3 煤體試件全應力-應變曲線Fig.3 Complete stress-strain curve of coal sample

大量對煤體力學性質(zhì)的試驗表明，原煤表現(xiàn)為彈脆塑性，峰后應變軟化行為明顯，煤體在漸進破壞過程中大致經(jīng)歷4 個階段：①煤樣試件在加載初始階段煤體近似于線彈性；② 隨荷載增加，到屈服點YH時煤體發(fā)生屈服，至峰值應力σ 之前應力-應變曲線偏離彈性行為，煤體的屈服階段相對于前期彈性行為范圍較小，在進行材料模型的化簡時可將此階段視為彈性材料；③在達到峰值應力之后，煤體應力隨應變迅速下降，表現(xiàn)為峰后應變軟化特性；④ 在應變軟化行為結(jié)束之后，煤體到達塑性流動階段。

由圖3 可知，煤體卸載后載重新加載過程基本呈線彈性狀態(tài)，直至達到卸載時的應力YH′時再次發(fā)生屈服。

提取圖3 中的試驗數(shù)據(jù)并進行相應計算處理，擬合煤樣試件軸向應力差-軸向應變的線性關(guān)系，所得結(jié)果如圖4 所示。

圖4 煤樣軸向應力-應變擬合曲線Fig.4 Axial stress-strain curves of coal samples

假設煤體承載加、卸載應力過程中密度保持不變，取 ρ0=1.4 g/cm3；結(jié)合圖4 的線性擬合結(jié)果，計算可得彈性煤體、峰后軟化煤體與峰前塑性煤體的波速分別為：1 754、1 320、926 m/s。由圖3 可知，峰后軟化煤體的壓應力屈服極限高于20 MPa；取作用A 區(qū)域煤壁壓應力動載荷強度σ′=?20 MPa。因此，為方便數(shù)據(jù)處理，可取塑性煤體A 區(qū)域中應力波傳播的平均波速 CA=1 320 m/s，彈性煤體B區(qū)域與原始煤體 D 區(qū)域中應力波傳播的波速CB=CD=1 754 m/s，構(gòu)造煤體C 區(qū)域中應力波的傳播速度為 CC=926 m/s。

由式（1）～（46）計算可得，加、卸載應力波在彈塑性組合煤體中的傳播與作用過程中各區(qū)煤體質(zhì)點的應力值與速度大小，具體計算結(jié)果見表1，各區(qū)域質(zhì)點應力-速度分布如圖5 所示。

由表1 與圖5 可得

（1）在動載荷擾動下，加、卸載應力波在煤體中傳播與相互作用過程中，形成的較大拉應力區(qū)為16 區(qū)（9.27 MPa）與14 區(qū)（7.05 MPa），其次是11區(qū)（2.82 MPa）與17 區(qū)（2.23 MPa），較小的拉應力區(qū)域為22 區(qū)（0.03 MPa）。

表1 各區(qū)域煤體質(zhì)點的應力與速度Table 1 Values of particle stress and velocity of coal in each region

（2）加、卸載應力波作用過程中，煤體中各區(qū)域拉應力的形成均與卸載應力波的作用密切相關(guān)。

（3）較大的拉應力區(qū)域集中在A、B 兩區(qū)的煤體中，構(gòu)造煤體C 區(qū)、原始煤體D 區(qū)的煤體承載的拉應力較小。

（4）由于煤體的抗拉強度較弱，在拉應力與地應力的的綜合作用下，煤體易發(fā)生拉剪破壞。

（5）動載荷作用下，煤體較易發(fā)生損傷的區(qū)域主要集中在塑性煤體與彈性煤體的分界面X1處以及A、B 兩區(qū)的煤體中。

圖5 各區(qū)域煤體質(zhì)點應力-速度分布Fig.5 Distribution of particle stress and velocity of coal in each region

5 理論探討

掘進工作面前方存在地質(zhì)構(gòu)造（如斷層，向斜、背斜、褶皺等），則工作面前方煤體可認為由塑性煤體、彈性煤體、構(gòu)造煤體與原始煤體組成；塑性煤體、構(gòu)造煤體均由于地應力的作用具有一定程度的損傷量，其波阻抗均明顯小于彈性煤體與原始煤體；動載荷作用下，加、卸載應力波會在煤體分界面（X1、X2、X3）發(fā)生反射與透射，在煤壁（X0）發(fā)生自由反射形成應力波，在卸載波的作用下有可能在煤體中某個區(qū)域形成拉應力區(qū)，且當右行拉應力波傳播至分界面X1、X3處發(fā)生反射與透射易形成加強的拉應力波，當左行拉應力波傳播至分界面X2處發(fā)生反射與透射也易形成加強的拉應力波；主要的拉應力區(qū)域集中在A、B 兩區(qū)的煤體中，因此，最大拉應力主要集中分布在分界面X1處及其附近區(qū)域，導致此區(qū)域煤體發(fā)生損傷；動載荷作用過程中，構(gòu)造煤體C 區(qū)、原始煤體D 區(qū)的煤體承載的拉應力較小，所受影響較小，但是由于構(gòu)造煤體C 區(qū)的存在，B區(qū)域煤體中傳播的應力波會在分界面X2處形成反射應力波，與分界面X1處透射的卸載應力波作用產(chǎn)生拉應力，B 區(qū)某部分彈性煤體發(fā)生急劇損傷；由于的煤體抗拉強度較小，加、卸載應力波傳播過程中產(chǎn)生的拉應力易致使煤體加速損傷，在地應力的綜合作用下易發(fā)生拉剪破壞。

突出煤體中瓦斯膨脹釋放的能量一般明顯高于圍巖的勢能，大約相差1～3 個數(shù)量級（10～103）；苗法田等[20]根據(jù)煤與瓦斯突出過程中煤-瓦斯兩相流運動參數(shù)的研究成果，對不同流動狀態(tài)下沖擊波的形成機制進行了分析，指出瓦斯急劇膨脹能釋放較大能量，在巷道中可形成高能量的沖擊波。掘進工作面前方塑性煤體與彈性煤體的分界面X1及附近區(qū)域、彈性煤體均處于瓦斯壓力大、地應力集中、煤層滲透率較低狀態(tài)；在動載荷作用時，加、卸載應力波的相互作用易在分界面X1及其附近區(qū)域、彈性煤體的某些區(qū)域中形成拉應力較大的區(qū)域，極易導致此區(qū)域煤體發(fā)生急劇損傷，致使煤體中瓦斯解吸速度急劇增加、瓦斯壓力急劇上升并膨脹釋放較大的能量，從而導致突出事故的發(fā)生。由此可知，煤與瓦斯突出是從煤體內(nèi)部開始，是一個由內(nèi)至外的發(fā)展過程。

掘進工作面迎頭前方煤體爆破過程中爆炸沖擊波瞬間作用于放炮孔周圍煤體，導致爆炸荷載在極短的時間內(nèi)上升到壓力峰值，強烈的沖擊波壓應力致使炮孔周圍煤體產(chǎn)生強烈的徑向壓縮，以致在煤體的切向引起拉伸應變，形成徑向裂隙。由于煤體爆破經(jīng)歷瞬態(tài)加載與卸載過程，在徑向方向煤體波阻抗分布不均勻，加、卸載應力波會傳播時發(fā)生反射與透射，形成卸載應力波，在卸載波的作用下可在煤巖體中產(chǎn)生徑向拉應力，可在煤巖體中產(chǎn)生環(huán)向裂隙，此種作用可導致煤與瓦斯突出過程中煤體破壞呈現(xiàn)出層裂現(xiàn)象。

6 結(jié) 論

（1）動載荷作用下，主要的拉應力產(chǎn)生區(qū)域集中在A 區(qū)塑性煤體、B 區(qū)彈性煤體中，此區(qū)域煤體承載拉應力較大，而C 區(qū)構(gòu)造煤體、D 區(qū)原始煤體的承載的拉應力較小，煤體中拉應力產(chǎn)生的原因均是由于卸載波的作用而致。

（2）在動載荷作用時，加、卸載應力波的相互作用易在分界面X1及其附近區(qū)域、彈性煤體的某些區(qū)域中易形成拉應力較大的區(qū)域，最大拉應力主要集中分布在分界面X1處及其附近區(qū)域，在地應力的綜合作用下，煤體易發(fā)生拉剪破壞。

（3）動載荷作用過程中，構(gòu)造煤體所受的沖擊作用較弱，但是由于構(gòu)造煤體的存在，彈性煤體中傳播的應力波會在分界面X2處形成反射應力波，與分界面X1處透射的卸載應力波作用產(chǎn)生拉應力，極易導致某部分彈性煤體發(fā)生急劇損傷。

（4）動載荷作用下，煤體較易發(fā)生損傷的區(qū)域主要集中在塑性煤體與彈性煤體的分界面X1處以及A、B 兩區(qū)的煤體中，極易導致此區(qū)域煤體發(fā)生急劇損傷，致使煤體中瓦斯解吸速度急劇增加、瓦斯壓力急劇上升并膨脹釋放較大的能量，從而導致突出事故的發(fā)生；由此可知，煤與瓦斯突出是從煤體內(nèi)部開始，是一個由內(nèi)至外的發(fā)展過程。

（5）由于掘進工作面周圍煤體的波阻抗分布跳躍較大，煤體爆破經(jīng)歷瞬態(tài)加載與卸載過程；應力波在傳播過程中會發(fā)生多次反射與透射并產(chǎn)生多束卸載波，在卸載波作用下煤體中易形成徑向拉應力，產(chǎn)生環(huán)向裂隙，可導致煤與瓦斯突出過程中煤體破壞呈現(xiàn)出層裂現(xiàn)象。

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