不同類型煤顆粒側限壓縮變形破碎特性試驗研究

李 偉，鐘 藝，郭敬杰，蔡浩鑫，李海濱，花春雨

（1.中國礦業大學煤礦瓦斯治理國家工程研究中心，江蘇 徐州 221116；2.中國礦業大學安全工程學院，江蘇 徐州 221116）

0 引 言

在煤礦采掘活動中，煤體在不同的應力環境下產生破裂破碎和重新壓實，而構造煤本身就是在地質條件下形成的煤顆粒的集合體，強度低、黏結性弱［1-4］，因此不同類型煤顆粒體在加載條件下的破碎特性、粒徑遷移以及孔隙率演化等對研究煤與瓦斯突出［5-7］和瓦斯抽采［8-9］等具有重要的研究意義。

ZHONG 等［10］通過單個煤顆粒的單軸壓縮試驗，指出粒徑與煤顆粒的強度、煤顆粒的楊氏模量均呈負相關。 DONG 等［11］對近似球形的單個煤顆粒進行大量的單軸壓縮試驗，提出煤顆粒在單軸加載過程依次表現出彈性與彈塑性，煤顆粒的抗壓強度、當量楊氏模量都與粒徑成負冪指數關系，且構造煤與原生煤在強度上存在較大差異。 WANG 等［12］也對大量的單個煤顆粒進行單軸壓縮試驗，利用試驗數據分析對比各傳統的強度理論，指出其中一種較少被關注的理論較為適用于煤顆粒。 由于單個煤顆粒無法反映出煤體的裂隙，其并不能完全表征煤的力學性質，而構造煤多為弱黏結甚至無黏結，因此可以用煤顆粒群進行替代，進一步反映構造煤的性質。GUO 等［13］將構造煤視為無黏結顆粒，系統地研究了煤顆粒雙軸剪切特性，結果表明構造煤顆粒只能存儲少量的彈性勢能，大量外界做功被耗散，通過研究煤顆粒群揭示了構造煤部分特性。……