卸轴压起始载荷水平对含瓦斯煤样力学特性的影(4)

以肥煤制作的型煤试件为研究对象,对其在一定围压和瓦斯压力下的三轴压缩力学特性、不同起始应力点卸轴压时的力学特性进行了试验研究。结果表明: 三轴压缩试验型煤试件的变形特点、 变形阶段分布与原煤非常相似,而尤以压密阶段和线弹性阶段为最; 卸轴压过程中,煤样的变形特性呈非线性特点; 随着起始应力点的升高,煤样变形的非线性呈增加趋势, 卸轴压过程中的平均弹性模量呈下降趋势,瓦斯压力对煤样变形的影响呈增加趋势。

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煤炭学报2012年第37卷

较小，这与加载过程恰恰相反。这可能是因为在一定围压下，煤样受到较大轴压作用后的内部结构变化将一些微结构在应力作用下产生了损伤，当煤更复杂，

样轴压被逐渐卸除后，在微结构内的瓦斯压力作用下加之那些发生损伤的微结构将发生较大的膨胀变形，原生孔隙膨胀和煤样固体物质弹性变形恢复，使得卸轴压起始应力越大，平均弹性模量越小。

（4）随着卸轴压起始应力水平的增加，瓦斯压力对煤样变形的影响呈增加趋势，其表现为煤样变形的非线性特性增加。

（5）卸轴压过程中，在一定围压和瓦斯压力卸轴压过程中含瓦斯煤样的应力应变关系可用指数函数表示，即

b

（1）σ=aeε

MPa；ε为轴向应变；a，b为拟合式中，σ为轴向应力，

系数，与煤样的力学性质、瓦斯压力和围压有关。

J］．辽宁工程技术大学学报，2003，22（4）：483－486．采技术［

ChengYuanping，YuQixiang，YuanLiang．Gasextractiontechniquesandmovementpropertiesoflongdistanceandpressurereliefrock．JournalofLiaoningTechnicalmassuponexploitedcoalseam［J］University，2003，22（4）：483－486．

［3］王海峰，程远平，吴冬梅，等．近距离上保护层开采工作面瓦斯

．煤炭学报，2010，35（4）：590－涌出及瓦斯抽采参数优化［J］594．

WangHaifeng，ChengYuanping，WuDongmei，etal．Gasemissionandparameteroptimizationofgasextractioninminingfaceofshortdistanceprotectiveseam［J］．JournalofChinaCoalSociety，2010，35（4）：590－594．

［4］尹光志，李广治，赵洪宝，等．煤岩全应力－应变过程中瓦斯流动

2010，29（1）：170－特性试验研究［J］．岩石力学与工程学报，175．

YinGuangzhi，LiGuangzhi，ZhaoHongbao，etal．Experimentalre-searchongasflowpropertiesofcoalspecimensincompletestress-strainprocess［J］．ChineseJournalofRockMechanicsandEngineer-ing，2010，29（1）：170－175．［5］许

江，彭守建，陶云奇，等．蠕变对含瓦斯煤渗透率影响的试2009，28（11）：2273－2279．验分析［J］．岩石力学与工程学报，

XuJiang，PengShoujian，TaoYunqi，etal．Experimentalanalysisofinfluenceofcreeponpermeabilityofgas-beringcoal［J］．Chinese2009，28（11）：2273－JournalofRockMechanicsandEngineering，2279．

［6］王维忠，尹光志，赵洪宝，等．含瓦斯煤岩三轴蠕变特性及本构

J］．重庆大学学报，2009，32（2）：197－201．关系［

YinGuangzhi，ZhaoHongbao，etal．TriaxialcreepWangWeizhong，

characteristicsandconstitutiverelationofgas-containingcoal［J］．2009，32（2）：197－201．JournalofChongqingUniversity，

［7］曹树刚，鲜学福．煤岩蠕变损伤特性的实验研究［J］．岩石力学

2001，20（6）：817－821．与工程学报，

CaoShugang，XianXuefu．Testingstudyonthecharacteristicof．ChineseJournalofcreepanddamageofcoalandotherrocks［J］

RockMechanicsandEngineering，2001，20（6）：817－821．［8］宋

良，刘卫群，靳翠军，等．含瓦斯煤单轴压缩的尺度效应实2009，24（2）：127－132．验研究［J］．实验力学，

SongLiang，LiuWeiqun，JinCuijun，etal．Experimentalstudyofscaleeffectongas-saturatedcoalsamplessubjectedtouniaxialcom-2009，24（2）：pression［J］．JournalofExperimentalMechanics，127－132．

［9］赵洪宝，李振华，仲淑姮，等．单轴压缩状态下含瓦斯煤岩力学

2010，27（1）：131－特性试验研究［J］．采矿与安全工程学报，134．

ZhaoHongbao，LiZhenhua，ZhongShuheng，etal．Experimentalstudyofmechanicalpropertiesofcoalrockcontaininggasunderuni-axialcompression［J］．JournalofMining＆SafetyEngineering，2010，27（1）：131－134．［10］李忠华，公衍梅，梁

冰．深部含瓦斯煤内时本构方程体积相应

［J］．辽宁工程技术大学学报，2007，26（6）：845－846．

GongYanmei，LiangBing．Volume-specialtyofendLiZhonghua，

chronicconstitutiveequationsindeepgas-adsorbentcoal［J］．Jour-2007，26（6）：845－846．nalofLiaoningTechnicalUniversity，

3结论

（1）利用设计的型煤制作方案制得的型煤试件，可以模拟原煤试件进行相关试验研究；进行的三轴压缩试验表明，煤样的变形过程、变形特点与原煤试件规律基本一致。

（2）在较高围压和较大瓦斯压力作用下，含瓦斯煤样的变形过程各阶段非常明显，尤以压密阶段和线弹性阶段为最，且线弹性阶段持续较短；峰后阶段煤样在瓦斯压力、围压作用下没有发生急剧脆性破坏。（3）卸轴压时含瓦斯煤样的应力应变曲线都呈

且随着卸轴压起始应力水平的增现非线性变化特点，

加，非线性特性呈增加趋势。

（4）随着卸轴压起始应力水平的增加，同一水平下起始应力水平越高，卸除单位轴压时同组煤样间变形规律的差别越小；卸轴压过程中含瓦斯煤样的平均弹性模量呈下降趋势，但降幅较小。

（5）随着卸轴压起始应力水平的增加，瓦斯压力对煤样变形的影响呈增加趋势；在一定围压和瓦斯压力下卸轴压过程中含瓦斯煤样的应力应变关系可用指数函数表示。参考文献：

［1］涂

敏，黄乃斌，刘宝安．远距离下保护层开采上覆煤岩体卸压．采矿与安全工程学报，2007，24（4）：412－418．效应研究［J］

HuangNaibin，LiuBaoan．Researchonpressure-reliefeffectTuMin，

ofoverlyingcoalrockbodyusingfardistancelowerprotectiveseamexploitationmethod［J］．JournalofMining＆SafetyEngineering，2007，24（4）：412－418．［2］程远平，俞启香，袁

亮．上覆远程卸压岩体移动特性与瓦斯抽