颗粒煤的破碎比功及其在压缩破碎过程中的能量转移特征研究

袁亮; 涂庆毅; 赵祖恒; 薛生; 黄嘉盛

doi:10.19606/j.cnki.jmst.2025113

矿业科学学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (05) : 785 -796. DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2025113

颗粒煤的破碎比功及其在压缩破碎过程中的能量转移特征研究

袁亮 , 涂庆毅 , 赵祖恒 , 薛生 , 黄嘉盛

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摘要

破碎比功是表征突出过程中煤体破碎能量需求的重要参数。为了研究颗粒煤在压缩试验条件下的能量转移特征和破碎比功，以5个典型矿区的煤样为研究对象，开展单颗粒煤压缩试验及PFC^2D颗粒流模拟，探究破碎过程中的能量分布和耗散、裂纹扩展倾角分布及破碎比功与坚固性系数之间的关系。结果表明：颗粒煤的破碎比功与坚固性系数存在一定的线性关系；颗粒煤的破碎比功随粒径的增加而减小。相同加载阶段，微观裂纹数随着颗粒煤粒径的增加而减少，粒径为5和7 mm的颗粒煤在能量大于1.58×10^-6和1.37×10^-6 J时会产生微观裂纹。颗粒破碎过程中裂纹倾角的分布集中在75°～115°。破坏阶段，颗粒煤宏观裂纹倾角随颗粒直径的增大而减小。研究成果为利用煤的破碎比功预测煤与瓦斯突出危险性提供理论和试验数据支撑。