中文摘要：

根据大量的实验室实验和少量现场实验，结合岩石动力学和分形损伤理论，对无烟煤在冲击载荷作用下裂隙结构的演变和破碎煤块的分布等几何特征及动态抗压强度、本构关系、断裂韧度、单位能耗等力学特性进行研究。建立块度分维与裂隙分维、应变率、单位能耗之间的理论或统计关系，全面揭示无烟煤的冲击破坏机理。本研究对丰富岩石动力学的内容具有科学意义，对提高块煤产出率和降低煤尘等煤炭生产具有应用前景。

结论摘要：

以75mmSHPB装置为主要手段，对河北邯郸云驾岭矿和山西阳泉三矿无烟煤进行了动力实验。实验研究表明，无烟煤的动态本构曲线一般有4个阶段初始非线性加载段，塑性屈服段，应变强化段和卸载破坏段。具有相应的初始弹性模量、屈服强度与极限强度三个特征参数，三个特征参数都随着应变率的增加而提高，但屈服强度与应变率的相关性最好。由胡时胜和王道荣改进的考虑损伤的朱-王-唐黏弹性本构模型比较适合于无烟煤，但可以用动态应力-应变曲线任一点与原点连线的斜率Ei相对于初始模量Eb的降低来度量损伤D。拟合参数表明无烟煤对低应变率的响应与混凝土一致，对高应变率的敏感性远远高于混凝土。无烟煤的节理裂隙具有统计意义上的各向同性特点，其宏观裂隙以剪节理为主，张节理为辅，而微细观裂隙以张节理为主，剪节理为辅。成功测定了无烟煤的准静态断裂韧度和冲击动态断裂韧度。根据能量平衡原理和断裂力学理论建立了无烟煤的单轴动态强度理论模型和准静态压缩强度理论模型。通过对能耗的测试计算，以及对破碎块度的筛分，得到了无烟煤动态破碎的能量阀值，验证了无烟煤的冲击破碎基本符合Rittinge破碎比功学说。