单轴压缩条件下含瓦斯煤样力学性质研究.pdf

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn#单轴压缩条件下含瓦斯煤样力学性质研究**王祖洸，高保彬，吕蓬勃（河南理工大学安全科学与工程学院，焦作，454000）5摘要：本文以瓦斯压力对煤样力学性质的影响为研究目的，以RMT-150C型岩石力学试验机为载体，研发单轴压缩条件下含瓦斯煤岩受载变形破坏实验装置，设计不同瓦斯压力下煤样单轴压缩实验，并采用RFPA2D软件通过设置不同渗透参数，实现不同瓦斯压力煤样单轴压缩条件下受载破坏模拟实验。结果显示：（1）通过室内试验，发现随着瓦斯压力的增加，煤样的抗压强度与弹性模量均呈降低趋势，瓦斯

2、压力由0MPa增加到2MPa，煤样的抗10压强度和弹性模量分别降低58.78%和49.03%；（2）由模拟结果可以看出，煤样的破坏是由微裂隙的发育、发展直至贯通形成宏观裂隙导致的；（3）随着不同瓦斯瓦力的增加，模拟试样的峰值强度和弹性模量都呈现降低的趋势，模拟结果与实验结果表现的规律是一致的。关键词：单轴压缩；瓦斯压力；RFPA；峰值强度；弹性模量15中图分类号：TD324StudyofMechanicalPropertiesofCoalContainingGasUnderUniaxialCompressionWANGZuguang,GAOBaob

3、in,LVPengbo20(HenanPolytechnicUniversitySafetyScienceandEngineeringCollege,Jiaozuo,454000)Abstract:Inthispaper,thepurposeistheinfluenceofmechanicalpropertiesofcoalbygaspressure.Asetofexperimentalequipmentthatthecoalsamplesdeformationandfailureunderuniaxialcompressionconditiono

4、fcoalandrockcontaininggaswasresearchedanddeveloped,withtheRMT-150CRockmechanicstestingmachineasthecarrier.Then,thestudysimulatedthedestruction25processofthecoalsampleunderdifferentgaspressurethoughsettingdifferentpermeabilityparametersbyRFPA2D.Themainconclusionswerefollows:(1)

5、Astheinternalgaspressureofcoalsampleincreasedfrom0MPato2MPa,Thecompressivestrengthandelasticmodulusofcoalsamplesrespectivelydecreasedby58.78%and49.03%;(2)ThestudyfoundthatthedevelopmentoffractureandthedistributionofAEsignalinthecoalsamplefailureprocessdevelopedfromdisorderlyto

6、30orderlyfromsimulationresults;(3)Withtheincreaseofgaspressure,thesimulatedspecimens’loadingforce(compressivestrength)andelasticmodulusshowedatrendofdecrease.Simulationresultswereconsistentwiththeexperimentalresults.Keywords:Uniaxialcompression;Gaspressure;RFPA;Compressivestre

7、ngth；Elasticmodulus350引言煤体本身是一种多孔介质材料，煤体内部赋存有大量瓦斯等气体，瓦斯在煤体中存在的状态有两种形式，一种为游离态瓦斯，一种为吸附态瓦斯，在一定条件下，这两种瓦斯在煤体内保持动态平衡。两种不同状态的瓦斯对没的物理力学性质有着不同的影响，游离态瓦斯以孔隙压力的形式作为体积力（即连续分布于物体内部各点的力）对煤样的力学性质产生影40响，而吸附态瓦斯通过吸附解吸作用对煤的本构关系产生影响，从而影响煤的力学性质及响[1]应特征。煤在受载破坏过程中，存在着孔裂隙的压缩与扩张，期间，会有声发射现象产生，基金项目：高等学校博

8、士学科点专项科研基金(20134116120001);国家自然科学基金（U1304502）作者简介：王祖洸（1991-），