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摘要
煤与瓦斯突出等动力灾害严重制约了矿井的安全生产，而不同类型煤颗粒在加载破碎特征反应了煤体结构、力学特性以及能量存储行为，对煤与瓦斯突出灾害研究具有重要的意义。但目前缺少煤颗粒的破碎特性研究。本研究选取了原煤和构造煤颗粒，开展了不同粒径级配和应力条件下的侧限加载实验研究。结果表明，加载过程依次分为滑移阶段、破碎阶段和压固阶段。在滑移阶段和破碎阶段构造煤抗变形能力均弱于原生煤，但是在压固阶段其应变硬化趋势明显强于原生煤。应力虽然会较大程度影响煤颗粒的相对破碎率，但是在压固阶段该影响较弱。加载过程中由于中粒径中部分煤颗粒结构不稳定，加载过后的煤颗粒存在明显粒径丢失现象。同时粒径级配也影响着煤颗粒的破碎，单一级配试样组中大粒径的试样相对破碎率更高，混合级配试样组的相对破碎率整体比单一级配的要低。相比于原生煤，构造煤的大、中粒径煤颗粒绝对破碎率更高，且破碎过程中更倾向于破碎成粒径更小的煤颗粒，构造煤颗粒破碎程度总高于原生煤。总体而言实验中构造煤颗粒应变硬化现象明显、破碎程度较高，甚至呈现流变特征，这是导致构造煤孔隙率小，渗透率更低的根本原因。且外界对构造煤颗粒输入的能量大都耗散在煤颗粒的摩擦、破碎以及塑性变形，因而储存在其本身的弹性能较低。
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