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单轴压缩状态下含瓦斯煤岩力学特性试验研究
随着深部煤矿的开采和生产活动的持续进行，瓦斯突出和煤与瓦斯突出等问题已经成为限制煤炭开采的瓶颈之一。煤岩力学特性是煤矿安全生产的基础，其中煤岩的压缩特性对于瓦斯突出的形成有着至关重要的影响。本文针对压缩状态下含瓦斯煤岩力学特性进行了试验研究，以期为煤矿工程提供理论依据和技术支持。
一、试验原理
力学特性试验是研究煤岩性质和变形规律等问题的基础，其中单轴压缩试验是探究岩石材料力学行为的重要手段。在含瓦斯煤岩的单轴压缩试验中，我们需要注意以下几点：
1.要选择煤样，采集煤样的位置应该尽量考虑瓦斯赋存条件、煤质、构造等因素。
2.测试中需要控制压缩速度，通常选择0.1~0.2mm/min，避免过快压缩导致煤岩的塑性变形过大。
3.由于瓦斯的存在，需要在试验开始前预排瓦斯，同时记录瓦斯抽采量和煤样中瓦斯体积变化情况。
4.要注意保持试验温度的稳定性，在实验前和实验过程中要按照标准要求对试验设备进行检查并进行必要的校准。
二、试验设计
在本次试验中，我们采取了常见的单轴压缩试验，以探究压缩状态下含瓦斯煤岩力学特性。
1.试验材料：选取山西某煤矿采采路向导中煤塞I层煤为材料，煤岩中的瓦斯含量为1.8%。
2.试验设备：采用通用型电液式压力试验机进行试验，负载单元的容量为100kN，选取规格尺寸为40mm×40mm×80mm的煤样。
3.处理方法：将采集好的煤样经过基本的降水、干燥等处理后，进行试验前的预排瓦斯操作，然后将煤样通过装置固定在试验机上，进行单轴压缩试验。
4.实验方法：在试验过程中，我们采取了连续变形法进行实验，压缩速度为0.1mm/min。实验分为两组，第一组是进行不加任何处理的试验，第二组则在煤样经过预加载后再进行试验。
三、试验结果与分析
通过试验操作得到了含瓦斯煤岩压缩试验的力学数据和瓦斯体积演化曲线。
1.力学参数分析
根据试验数据计算得到含瓦斯煤岩的完整内部摩擦角、抗压强度等力学参数。通过对比两组实验数据表明：预加载有利于提高岩石的抗压强度和内部摩擦角的大小，对于岩石的稳定性和安全性更有保障。
2.瓦斯体积演化分析
在试验过程中，我们将煤样中瓦斯体积的演化情况记录下来，从而分析不同阶段瓦斯体积的变化规律及其与压力的关系。通过分析数据发现：在煤样受到3/4左右的最大荷载时，瓦斯的排放达到了峰值，说明瓦斯就在这个阶段产生了突出的可能性。
四、结论与展望
通过本次试验研究，我们得到了含瓦斯煤岩在单轴压缩状态下的力学参数和瓦斯体积演化曲线。实验结果表明，在含瓦斯煤岩的试验中进行预加载可以有效增强岩石的抗压强度和稳定性。在后续试验中，我们将进一步研究含瓦斯煤岩在不同载荷条件下的力学行为和瓦斯排放规律，探究煤矿工程安全的理论和技术基础。