《表1 不同瓦斯压力下原煤能量特征值》

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《瓦斯压力对卸荷原煤力学特性及能量特征的影响》

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图6（a）给出了不同瓦斯压力下煤样吸收的总能量与轴向应变的关系曲线，轴向应力加载至σs之前，3条曲线较为接近，表明由煤样本身的差异造成的离散性较小。在卸围压阶段，总能量随轴向应变增加的增长速率出现差异，随瓦斯压力增大，总能量的增长速率增大。这可能是因为煤样吸附的瓦斯量增多导致其塑形增强，轴向变形的变形速率越大，外力对煤样做功的速率越快，最终煤样发生破坏时，外力对煤样做的总功U越多。由图6（b）和（c）可以看出，随瓦斯压力增大，煤样发生破坏时存储的弹性应变能Ue逐渐减小，而耗散能Ud逐渐增加。表1为不同瓦斯压力下原煤发生破坏时的能量特征值。究其原因，随瓦斯压力增加，煤样吸附的瓦斯量增加，煤样产生的吸附膨胀变形增大，致使煤样内部的微裂纹更容易发生扩展，煤样内部损伤加剧，削弱了煤体的强度，造成耗散能增加，耗散能比例（耗散能Ud与总能量U的比值）也随之增大。同时，煤体骨架承载的有效应力会减小，存储的可释放弹性应变能减小。由图4（c）可知，随瓦斯压力增大，煤样的扩容量增大，煤样发生破坏时形成的颗粒更为破碎，破坏了煤体的原有结构而易引起煤与瓦斯突出事故。因此，现场针对高瓦斯矿井要加强瓦斯的抽放，以确保煤炭的安全、高效开采。