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单轴加载煤体破坏特征与电荷规律研究及应用
摘要：
为了研究单轴加载下的煤体破坏特征与电荷规律，本文利用实验室单轴压缩测试仪进行了煤体试样的单轴加载实验，同时采用静电检测仪测量试样在不同压力下的电荷变化情况。实验结果表明，随着加载压力的增大，煤体的强度逐渐下降，表现为载荷-位移曲线呈现出均匀变形阶段、应变软化阶段和应变爆破阶段；静电荷随着加载压力的增大也呈现出逐步增加的趋势，并且在破坏前后出现了明显的变化。对实验结果进行分析，可以看出，煤体破坏的原因是由于煤体在加载过程中受到的应力超过其承受极限而导致的，而电荷变化则是煤体破坏过程中的一种原位监测方法，可以为煤炭采掘提供一定的预测和安全保障。
关键词：煤体破坏，单轴加载，电荷规律，预测，安全保障
1.引言
煤是一种重要的能源资源，其在我国的生产生活中发挥着极为重要的作用。然而，煤炭采掘过程中存在着一定的安全隐患，煤矿事故经常发生，这给石油、化工、电力等各个领域的发展带来了极大的威胁。因此，煤炭采掘的安全保障问题一直是业内人士关注的热点。单轴加载煤体破坏的规律研究和电荷监测的应用是一个解决该问题的重要方向。
2.实验介绍
2.1实验设备
单轴压缩实验仪、静电检测仪
2.2实验流程
将煤体试样放置在实验设备中央，进行单轴压缩实验，同时使用静电检测仪对压力下不同阶段下的电荷变化情况进行监测。
3.实验结果分析
3.1煤体的单轴加载特征
在实验过程中，观测煤体受载荷的变化情况，得出了载荷-位移曲线，该曲线由均匀变形阶段、应变软化阶段和应变爆破阶段组成。在均匀变形阶段中，载荷与位移呈现线性关系，即煤体在这一阶段内具有较好的弹性变形能力，在外力的作用下能够恢复到原始形态；在应变软化阶段中，随着加载压力的增大，煤体的强度逐渐下降，其表现为曲线开始出现明显的弯曲，并且在负荷达到一定值之后，煤体的位移开始突然加大，这意味着煤体进入了应变软化阶段；在应变爆破阶段中，由于煤体受到的应力超过承受极限，煤体会突然发生破坏并伴随着大量能量的释放，这也是煤炭采掘过程中最危险的阶段。
3.2煤体的静电电荷变化规律
在实验过程中，通过静电检测仪对不同阶段煤体的电荷变化进行了监测。实验结果表明，随着加载压力的增加，煤体的静电电荷也增加了，这与煤体的破坏过程是紧密相关的，因为当煤体受到超过其承受极限的应力时，其内部结构会发生改变，这会导致煤体内部电荷的重分布，最终产生一定的静电电荷。而在煤体破坏后，其内部的电场分布发生了较大的变化，因此测量到的电荷也会有明显的变化。因此，电荷变化不仅可以反映煤体的内部结构和性质，还可以为煤炭采掘提供一定的预测和安全保障。
4.结论
本文通过单轴压缩试验，研究了单轴加载下煤体的破坏特征，同时使用静电检测仪监测了煤体在不同加载压力下的电荷变化情况。实验结果表明，煤体在单轴加载下具有较明显的载荷-位移曲线特征，包括均匀变形阶段、应变软化阶段和应变爆破阶段。同时，静电电荷也随加载压力的增加呈现出逐渐增加的趋势，在煤体破坏前后也出现了明显的变化。因此，电荷变化成为了煤炭采掘中重要的预测和安全保障方法之一。