不同成型條件下含瓦斯煤細(xì)觀剪切破壞實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來煤與瓦斯突出事故頻發(fā)，給國家和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來極大的威脅，因此國家極為重視煤與瓦斯突出機(jī)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(diǎn)來看，煤與瓦斯突出主要是在內(nèi)外營力作用下煤巖體產(chǎn)生剪切破壞所導(dǎo)致的一種礦井災(zāi)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(fā)生機(jī)理提供理論依據(jù)。由于原煤塊內(nèi)部裂隙較多，大多數(shù)原煤樣難以加工成型，而型煤與原煤的力學(xué)特性差距較大，因此本文以型煤為研究對(duì)象，利用實(shí)驗(yàn)

2、室自主研發(fā)的含瓦斯煤巖剪切細(xì)觀實(shí)驗(yàn)裝置分別對(duì)不同的水膠比、不同的成型壓力、不同的粒徑的型煤進(jìn)行剪切細(xì)觀實(shí)驗(yàn)，為型煤的成型條件和煤與瓦斯突出提供理論基礎(chǔ)。通過本文研究，取到以下的研究成果：
　　1）對(duì)不同成型條件含瓦斯煤的剪切變形與強(qiáng)度進(jìn)行分析得到，不同水膠比的煤樣抗剪強(qiáng)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(fā)現(xiàn)，水膠比為5：5時(shí)型煤的抗剪強(qiáng)度與原煤幾乎相同，但型煤破壞時(shí)的剪切位移遠(yuǎn)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(qiáng)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(shí)強(qiáng)度最大；不同粒徑煤樣受壓實(shí)度和瓦斯的影響，強(qiáng)度存在一定的波動(dòng)，粒徑對(duì)煤樣的強(qiáng)度影響不大。
　　2）對(duì)不同成型條件含瓦斯煤細(xì)觀開裂時(shí)間演化規(guī)律分析可以發(fā)現(xiàn)，水膠比較大時(shí)，試件的開裂與裂紋的發(fā)育在峰值以前，裂紋貫通在峰值點(diǎn)后，而水膠比較小的時(shí)候，試件裂紋的出現(xiàn)、發(fā)展及貫通均在峰值強(qiáng)度以后；不同成型壓力的試件開裂均出現(xiàn)在峰值點(diǎn)以后，峰后

4、強(qiáng)度急劇下降，此時(shí)出現(xiàn)裂紋，隨后伴隨著強(qiáng)度的下降裂紋不斷發(fā)展直至貫通；不同粒徑的試件峰值前沒有出現(xiàn)裂紋，峰值點(diǎn)后強(qiáng)度陡降，試件產(chǎn)生裂紋，隨后裂紋不斷擴(kuò)展直到貫通。
　　3）對(duì)不同成型條件含瓦斯煤細(xì)觀開裂空間演化規(guī)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(jí)裂紋越發(fā)育；不同成型壓力的試件在中部開裂，同時(shí)成型壓力越大，兩端發(fā)展的裂紋與中部的裂紋越難貫通，主裂紋寬度越大，而次級(jí)裂紋隨成型壓力