Ⅰ型静态断裂韧度与破碎后新增表面积关系试验研究

为研究煤岩Ⅰ型静态断裂韧度与研磨破碎后新增表面积的关系,采用中心直裂纹半圆盘试样(NSCB)和1~2mm/0.425~1mm粒径试样进行三点弯曲试验和研磨破碎试验,运用断裂力学及岩石破碎学,从理论分析和室内试验两个方面研究二者之间的关系。理论分析表明:断裂韧度的二次方与研磨破碎后新增表面积的倒数成正比;再以试验数据为依据进行拟合,结果表明:1~2 mm/0.425~1 mm粒径试样研磨破碎后,断裂韧度的二次方与新增表面积的倒数均呈很好的正比关系,其相关系数R2分别为0.974和0.878,说明可以用易于计算的破碎后新增表面积来估算煤的断裂韧度,进而获其表面能,这不仅为煤的断裂韧度测定提供一种新的试验方法,也为更深一步理解突出过程中的能量耗散提供试验依据。

不同加载速率下煤体强度与破碎特征实验研究

通过AG-Ⅰ250 kN万能实验机对滇东矿区煤体试件进行单轴压缩实验,探讨了突出危险煤体在不同荷载速率环境下的强度特性与破碎特征。结果表明:煤体应力—应变曲线经历线弹性、塑性、峰后破坏3个阶段,弹性特征随加载速率的增加愈发明显;随着加载速率的增加,煤体峰值应变增大,弹性模量与加载速率呈线性关系;煤体在单轴压缩条件下的破坏形式多表现为脆性破坏,随着加载速率的增加,破碎煤样的折算直径减小,新增表面积增大,整体破碎程度随加载速率的增加而增大,与宏观煤体破坏剧烈程度吻合;不同加载速率下煤体强度特征符合Coulomb准则,峰值强度与达到破坏时间与加载速率呈线性关系。