不同成型條件下含瓦斯煤細觀剪切破壞實驗研究.pdf

1、近年來煤與瓦斯突出事故頻發，給國家和人民生命財產帶來極大的威脅，因此國家極為重視煤與瓦斯突出機理的研究。引起煤與瓦斯突出的因素較多，而從綜合作用假說觀點來看，煤與瓦斯突出主要是在內外營力作用下煤巖體產生剪切破壞所導致的一種礦井災害，所以研究含瓦斯煤體在剪切荷載下的變形破壞過程，可為深入研究煤與瓦斯突出發生機理提供理論依據。由于原煤塊內部裂隙較多，大多數原煤樣難以加工成型，而型煤與原煤的力學特性差距較大，因此本文以型煤為研究對象，利用實驗

2、室自主研發的含瓦斯煤巖剪切細觀實驗裝置分別對不同的水膠比、不同的成型壓力、不同的粒徑的型煤進行剪切細觀實驗，為型煤的成型條件和煤與瓦斯突出提供理論基礎。通過本文研究，取到以下的研究成果：
　　1）對不同成型條件含瓦斯煤的剪切變形與強度進行分析得到，不同水膠比的煤樣抗剪強度隨水膠比的減小幾乎呈線性增大的趨勢，且通過與原煤剪切曲線的比較發現，水膠比為5：5時型煤的抗剪強度與原煤幾乎相同，但型煤破壞時的剪切位移遠大于原煤，且隨水膠比的增

3、大而增大；不同成型壓力的煤樣抗剪強度隨成型壓力的增大呈先增大后減小的趨勢，在成型壓力為100MPa時強度最大；不同粒徑煤樣受壓實度和瓦斯的影響，強度存在一定的波動，粒徑對煤樣的強度影響不大。
　　2）對不同成型條件含瓦斯煤細觀開裂時間演化規律分析可以發現，水膠比較大時，試件的開裂與裂紋的發育在峰值以前，裂紋貫通在峰值點后，而水膠比較小的時候，試件裂紋的出現、發展及貫通均在峰值強度以后；不同成型壓力的試件開裂均出現在峰值點以后，峰后

4、強度急劇下降，此時出現裂紋，隨后伴隨著強度的下降裂紋不斷發展直至貫通；不同粒徑的試件峰值前沒有出現裂紋，峰值點后強度陡降，試件產生裂紋，隨后裂紋不斷擴展直到貫通。
　　3）對不同成型條件含瓦斯煤細觀開裂空間演化規律分析得到，不同水膠比的試件開裂均在中部，且水膠比越大試件越容易貫通，主裂紋寬度越大，次級裂紋越發育；不同成型壓力的試件在中部開裂，同時成型壓力越大，兩端發展的裂紋與中部的裂紋越難貫通，主裂紋寬度越大，而次級裂紋隨成型壓力