瓦斯压力对煤样单轴压缩力学性质影响深度研究

本研究聚焦于单轴压缩条件下含瓦斯煤样的力学性质，由王祖洸、高保彬和吕蓬勃三位学者在河南理工大学安全科学与工程学院进行。他们利用RMT-150C型岩石力学试验机作为研究平台，针对瓦斯压力对煤样的力学性能影响进行了深入探讨。研究的出发点是瓦斯压力对煤体抗压强度和弹性模量的影响，以及这一过程中煤样的破坏机制。 实验设计上，研究人员首先开发了一套单轴压缩条件下的含瓦斯煤岩受载变形破坏实验装置，通过该装置在不同瓦斯压力（从0MPa至2MPa）下进行了一系列煤样压缩实验。值得注意的是，这项工作还结合了数值模拟，借助RFPA2D软件，通过调整渗透参数，模拟了不同瓦斯压力下煤样的单轴压缩过程，以进一步验证和理解实验结果。 实验结果显示，随着瓦斯压力的提升，煤样的抗压强度和弹性模量呈现出明显的下降趋势。具体来说，当瓦斯压力从0MPa增至2MPa时，抗压强度下降了58.78%，而弹性模量降低了49.03%。这表明瓦斯压力对煤样的力学稳定性有显著的负面影响。 研究发现，煤样的破坏是由微裂隙的发育和扩展逐渐形成宏观裂隙的过程。随着瓦斯压力的增加，模拟试样的峰值强度和弹性模量也相应降低，这与实验观察的结果保持一致，强调了实验数据的可靠性和模拟方法的有效性。 该研究的工作背景得到了高校博士学科点专项科研基金和国家自然科学基金的支持，王祖洸作为硕士研究生，他的主要研究方向集中在动力灾害预测与防治，而高保彬则作为副教授和硕士生导师，专注于煤岩瓦斯动力灾害防控领域的研究。他们的研究成果不仅有助于煤炭开采安全，也为瓦斯压力对煤体结构及力学行为的理解提供了宝贵的实证依据。 该研究的关键词包括单轴压缩、瓦斯压力、RFPA（一种数值模拟软件）、峰值强度和弹性模量，这些关键词反映出其在煤炭工程领域中的重要性和研究价值。中图分类号TD324也标识出其属于矿业工程和技术的范畴。整体来看，这项工作为含瓦斯煤样的力学性质研究提供了重要的科学依据和技术支持。