松软煤体力学特征的含水率效应试验研究

松软煤体力学特征的含水率效应试验研究主要探讨了水分含量变化对松软煤体物理力学性质的影响，具有明显的理论意义和实用价值。研究以淮南矿业集团新庄孜煤矿的松软煤体作为对象，通过改变其含水率，并进行单轴压缩与三轴压缩试验，以揭示含水率对松软煤体力学特性的作用规律。 通过试验研究发现，松软煤体的强度、弹性模量、变形模量和内聚力随着含水率的增大呈现出先增加后减少的规律性变化。当含水率达到某一峰值时，这些力学参数达到最大值，而对于本研究对象而言，该峰值含水率约为3.07%。这表明在一定范围内，松软煤体的力学性能随着含水率的提高而增强。然而，研究还指出，内摩擦角的变化幅度相对较小，表明内摩擦角受含水率变化的影响不大。 泊松比与含水率呈现正相关关系，即随着含水率的增加，泊松比也随之上升。这说明煤体的横向变形能力随着含水率的增加而增强，这是由于水分的存在使得煤体的颗粒之间相互作用发生变化，从而影响煤体的体积变形行为。 研究还表明，随着围压和含水率的增加，煤体的偏应力—应变曲线表现出由软化型向硬化型的过渡，煤体的破坏类型也由脆性转变为延性。这意味着含水率的增加使得煤体的延展性增加，破坏方式从较为突然的脆性破坏逐渐转变为更为缓慢的延性破坏。 与其他硬质煤体遇水表现出的弱化特性不同，本研究的松软煤体在合理注水之后表现出强化的特性。这一现象的力学本质在于，松软煤体由极小的块度和大量细微颗粒组成，水分可以促进煤颗粒的团聚与胶结，从而提高了煤体的整体强度和稳定性。合理注水后松软煤体的这种强化特性，对于安全高效地开采松软煤层具有重要的理论指导意义和实际应用价值。 在试验方法上，本研究采用了单轴和三轴压缩试验手段来评估松软煤体力学性质的变化。单轴压缩试验通常用于测试材料的一维压缩性能，而三轴压缩试验则提供了更为复杂的应力状态，通过施加不同大小的围压来模拟不同深度的地下煤体所受的实际应力条件，能够更全面地评估材料在多向受力下的力学特性。 此外，研究还涉及到松软煤体的微观结构和水的物理化学作用，以及水对煤颗粒团聚、胶结过程的促进作用，这些都是未来深入研究松软煤体力学特性不可或缺的部分。 松软煤体力学特征的含水率效应试验研究为我们提供了松软煤体在不同含水条件下力学性能变化的详细理解，以及注水增强松软煤体力学性质的科学依据，为松软煤层的安全高效开采提供了重要参考。这些研究成果有助于优化松软煤层的采掘技术，提升矿井的生产效率和安全性。