压缩的煤块

Ⅰ 基于煤层压裂模拟的水饱和煤样单轴力学试验研究

颜志丰¹ 琚宜文¹ 侯泉林¹ 唐书恒²

(1.中国科学院研究生院地球科学学院 北京 100049 2.中国地质大学(北京)能源学院 北京 100083)

摘要:为模拟研究煤储层水力压裂效果，对煤样进行了饱水条件下的常规单轴压缩试验和声发射测试。对结果进行分析表明:在常规单轴压缩条件下，煤在平行层面上其力学性质具有方向性差异，平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多，其弹性模量也大得多。煤样在垂直面割理方向弹性模量E随着单轴极限抗压强度σc的增加而增加，相关性较高，平行面割理方向弹性模量E随着抗压强度的增高而增高，但离散性较大。在单轴压缩条件下煤样变形破坏表现出的全应力—应变曲线形态大体可以概括为3种类型。

关键词:单轴压缩试验 力学性质 各向异性 饱和含水率 割理

基金项目: 国家自然科学基金项目 ( No. 41030422; 40972131) ; 国家重点基础研究发展规划 ( 973) 课题( No. 2009CB219601) ; 国家科技重大专项课题 ( 2009ZX05039 － 003) ; 中国科学院战略性先导科技专项课题( XDA05030100) ; 河北工程大学博士基金课题。

作者简介: 颜志丰，1969 年生，男，河北邯郸人，博士后，长期从事能源地质和构造地质研究。Email: yanzf@ gucas. ac. cn。

Uniaxial Mechanical Test of Water-saturated Coal Samples in Order to Simulate Coal Seam Fracturing

YAN Zhifeng¹JU Yiwen1HOU Quanlin¹TANG Shuheng²

( 1. College of Earth Science，Graate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049 2. School of Energy Resources，China University of Geosciences ( Beijing) ，Beijing 100083 China)

Abstract: In order to simulate effect of hydraulic fracturing in coal reservoir，conventional uniaxial compres- sion test and acoustic emission test on the water-saturated coal samples were hold. The results showed that the me- chanical properties in parallel to the level of coal have directional difference. Under the conditions of conventional uniaxial compression. The uniaxial limit compressive strength in direction parallel to the face cleat is much larger than it in the vertical，so is the elastic molus. The elastic molus of coal increased with the increasing of com- pressive strength，however it is higher correlation in the direction of vertical face cleat，but a larger dispersion in parallel. The complete stress-strain curve shape showed by deformation of coal samples under uniaxial compression can be roughly summarized as 3 types.

Keyword: uniaxial compression test; mechanical properties; Anisotropy; saturated water content; cleat

1 前言

煤层气是储存于煤层内的一种非常规天然气，其中CH₄含量多数大于90%，是一种优质洁净的气体能源(单学军，2005)。我国煤层气资源十分丰富，根据新一轮全国煤层气资源评价结果，在全国19个主要含煤盆地，适合煤层气勘探的埋深300～2000m范围内，预测煤层气远景资源量为36.8万亿m³。煤层气主要是以吸附状态存在于煤层内，也有少量以游离状态存在于孔隙与裂缝中(SmithDM，1984)。就孔隙结构而言，煤的孔隙结构可分为裂缝性孔隙和基岩孔隙。人们又习惯地把煤岩中的内生裂缝系统称为割理。其中面割理连续性较好，是煤中的主要裂隙，端割理是基本上垂直于面割理的裂缝，只发育在两条面割理之间，把基岩分割成一些长斜方形的岩块体(李安启，2004)。

渗透率高的煤层产气量往往较高，而低渗透率的煤层产气量较低。水力压裂改造措施是国内外煤层气井增产的主要手段。而我国的煤层气储层普遍属于低渗透煤储层，研究表明:我国煤层渗透率大多小于50×10^－3μm²(张群，2001)。因此，目前国内的煤层气井采用最广泛的完井方法是压裂完井，煤层和砂岩的岩性特征有很大的区别，压裂施工中裂缝在煤层中的扩展规律与在砂岩中的扩展规律也不相同，为了解煤层的压裂特征和压裂效果就需要对煤层压裂进行模拟研究，要进行模拟研究就需要研究煤岩的力学性质。

通过试验研究煤岩的力学性质，发现煤岩具有尺寸效应———即煤岩的尺寸对试验结果具有影响，Daniel和Moor在1907年就指出(DanielsJ，1907):小立方体的屈服强度高于大立方体，而且当底面积保持常数时，随着试块高度的增加，其屈服强度降低。研究过煤岩尺寸效应的还有Bunting(Bunting D.1911)。Hirt和Shakoor(Hirt A M，1992)，Med-hurst和Brown(MedhurstT P，BrownET.A，1998)，吴立新(1997)，刘宝琛(1998)，靳钟铭(1999)等。

由于单轴力学性质试验结果受尺寸、形状等因素制约，因此进行单轴岩石压缩试验时，对试验样品的加工有一定的要求，通常试件做成圆柱体，一般要求圆柱体直径48～54mm，高径比宜为2.0～2.5，试件端面光洁平整，两端面平行且垂直于轴线。

2 试验方法说明

在单轴压缩应力下，煤块产生纵向压缩和横向扩张，当应力达到某一量级时，岩块体积开始膨胀出现初裂，然后裂隙继续发展，最后导致破坏(闫立宏，2001)。为避免其他因素的影响，采用同一试样，粘贴应变片，在测试强度过程中同时用电阻应变仪测定变形值。

2.1 煤样制备和试验方法

实验煤样采自沁水盆地南部晋煤集团寺河煤矿3^#煤层。煤样制备和试验方法参照中华人民共和国行业标准《水利水电工程岩石试验规程(SL264－2001)》(中华人民共和国水利部.2001)，以及国际岩石力学学会实验室和现场试验标准化委员会提供的《岩石力学试验建议方法》(郑雨天，1981)进行的。沿层面方向在大煤块上钻取直径为50mm，高为100mm的圆柱样，煤样轴向均平行煤岩层面。为研究平行面割理和垂直面割理方向煤岩力学性质的差异，制备了两组煤样。一组煤样平行面割理方向，样品数10个，编号DP1DP10;另一组煤样垂直面割理方向，样品数10个，编号DC1DC10。试验前对煤样进行了饱水处理(48h以上)。单轴实验设备为WEP600微机控制屏显万能试验机。记录设备为30吨压力传感器，7V14程序控制记录仪。数据处理设备为联想杨天E4800计算机及相应的绘图机、打印机。试验工作进行前测试了煤样的物理性质，对试件进行了饱水处理。进行单轴压缩试验的煤样条件见表1。

表1 煤样条件

2.2 计算公式

单轴抗压强度计算公式:

中国煤层气技术进展: 2011 年煤层气学术研讨会论文集

式中:σ_c为煤岩单轴抗压强度，MPa;P_max为煤岩试件最大破坏载荷，N;A为试件受压面积，mm²。

弹性模量E、泊松比μ计算公式:

中国煤层气技术进展: 2011 年煤层气学术研讨会论文集

式中:E为试件弹性模量，GPa;σ_c(50)为试件单轴抗压强度的50%，MPa;ε_h(50)为σ_c(50)处对应的轴向压缩应变;ε_d(50)为σ_c(50)处对应的径向拉伸应变;μ为泊松比。

3 试验结果与分析

3.1 加载轴线方向对煤块的抗压强度σ_c和弹性模量有显着的影响。

试验结果数据见表2。从表中可以看出，平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多，其弹性模量也大得多，抗拉强度平均值高出2/3，而弹性模量更是高出一倍。这说明即使在平行煤的层面上其力学性质也具有方向性，不同方向上其值大小有显着差异。

表2 煤样单轴抗压强度试验结果

注:DP9沿裂隙面破裂，没有参与力学性质分析。

煤是沉积岩，小范围内同一煤分层在形成环境、形成时代上都是相同的，可以认为小范围内在平行煤的层面上，煤的组分、煤质等是均匀的，变化非常小，所以沿平面上力学性质的差异与煤质、组分等关系不大。推测其原因是由于在地史上受到构造应力的影响，构造应力具有方向性，在不同的方向上其大小不同，使煤在不同的方向上受到地应力作用的大小程度也不同，导致煤在不同方向上结构有所不同，从而表现出来在不同方向上力学性质的差异，在受力较大的方向上可能会表现出较大的强度。由于在构造力作用下沿最大主应力方向裂隙最容易发育，发育程度也应该较好，沿最小主应力方向上裂隙发育程度要差些。发育好的裂隙往往形成面割理，因而在平行面割理的方向上抗压强度和弹性模量都高，而在垂直面割理的方向上其值相对就会小些。

3.2 煤岩单轴极限抗压强度与其他性质之间的关系

由表2可知煤样的抗压强度离散性较大，影响因素是什么?煤的密度与含水状态对单轴抗压强度有什么影响?现分析如下:

图1a表示了极限抗压强度σ_c与饱和密度ρ_w之间的关系。从图中可以看出，无论是C组、P组还是全部样品，随着饱和密度的增加，煤块的极限抗压强度都有增加的趋势，说明随着饱和密度的增加，抗压强度有增加的趋势。

图1 σ_c与其他性质之间的关系

图1b表示极限抗压强度σ_c与饱和吸水率ω_s之间的关系。从图中可以看出，C组样品随饱和吸水率的增加抗压强度有减少的趋势，而P组样品单轴抗压强度和饱和吸水率的相关性非常低，可以认为饱和吸水率对P组样品没有影响。由此可见，饱和吸水率的增高使垂直面割理方向的抗压强度降低，而对平行面割理方向的单轴极限抗压强度影响很小。

图1c表示单轴极限抗压强度σ_c与弹性模量E之间的关系。从图中可以看出C组样品单轴极限抗压强度σ_c与弹性模量E之间具有明显的正相关性，即垂直于面割理方向的单轴极限抗压强度随着弹性模量的增加而增加，P组样品具有不明显的线性正相关，即平行于面割理方向的单轴极限抗压强度σ_c与弹性模量E的增加而增加，但离散性较大。

图1d表示单轴极限抗压强度σ_c与泊松比μ之间的关系。从图中可以看出C组样品单轴抗压强度与泊松比之间具有较明显的负相关关系，也就是说垂直于面割理的单轴抗压强度随着泊松比的增高而降低;但是P组样品的相关性很低，即平行于面割理方向的单轴极限抗压强度σ_c与泊松比的变化无关。

3.3 弹性模量和其他性质之间的关系

图2a表示弹性模量E与泊松比μ之间的关系。从图中可以看出C组样品、P组样品及全部样品相关性均不明显。说明弹性模量与泊松比之间的变化互不影响。

图2 弹性模量E与其他性质之间的关系

图2b表示弹性模量E与饱和密度ρ_w之间的关系。从图中可以看出无论C组还是P组，样品弹性模量与饱和密度相关性非常弱，可以认为不相关。由此可见弹性模量不受饱和密度变化的影响。

图2c表示弹性模量E与饱和吸水率ω_s之间的关系。从图中可以看出C组样品弹性模量与饱和吸水率相关性较高，呈明显的负相关关系;但是P组样品的相关性却很低，几乎不相关。由于C组样品以垂直轴向的裂隙为主，在压力作用下煤样的变形等于煤岩本身的变形再加上水的变形，水是液体，在压力作用下很容易变形，在压力不变的情况下随着水含量的增加变形随之增大，而产生较大的轴向变形，导致C组的煤样随着含水量的增加弹性模量变小。而P组样品裂隙以平行轴向为主，尽管在饱水的情况下裂隙中完全充填了水，但由于水含量很少，承载压力的主要是煤岩本身，变形量也是由煤岩本身决定的，因此它与含水量关系不明显。

3.4 泊松比和其他性质之间的关系

由图3a中可以看出C组样品、P组样品和全部样品的泊松比与饱和密度之间散点图均比较离散，相关性很低，也可以说它们不相关。

由图3b中可以看出C组样品、P组样品和全部样品的泊松比与饱和吸水率之间相关性很低，可以认为它们不相关。

3.5 煤岩单轴压缩全应力—应变曲线类型

岩石试件从开始受压一直到完全丧失其强度的整个应力应变曲线称为岩石的全应力应变曲线(重庆建筑工程学院，1979)。大量岩石单轴压缩实验表明，岩石在破坏以前的应力应变曲线的形状大体上是类似的，一般可分为压密、弹性变形和向塑性过渡直到破坏这三个阶段。

煤是一种固体可燃有机岩石，由于成煤物质的不同及聚煤环境的多样化，煤的岩石组分、结构特征比较复杂。因此，在单轴压缩条件下煤样变形破坏机制及表现出的全应力—应变曲线形态多种多样，大体可以概括为3种类型。

图3 泊松比μ与饱和吸水率ω_s之间的关系

3.5.1 迸裂型

应力—应变曲线压密阶段不明显，加速非弹性变形阶段很短，曲线主要呈现表观线弹性变形阶段直线，直到发生破坏，见图4a。具有迸裂型全应力—应变曲线特征的煤样，通常均质性较好、强度较大、脆性较强，其抗压强度通常很高。煤样在整个压缩变形过程中，积聚了大量弹性应变能，而由于发生塑性变形而耗散的永久变形能相对较小。因此，当外部应力接近其极限强度而将要发生破坏时，煤岩内积聚的大量弹性应变能突然、猛烈地释放出来并发出较大声响，形成一个很高的声发射峰值。

图4 煤岩样品应力—应变关系曲线图

3.5.2 破裂型

应力较低时，出现曲折的压密阶段，当应力增加到一定值时，应力—应变曲线逐渐过渡为表观线弹性变形阶段;最后变为加速非弹性变形阶段，直到发生破坏，见图4b。试件随荷载的增加，煤样受力结构逐渐发生变化，同时出现局部张性破坏，但整体仍保持完整，并在变形过程中也积聚了一定的弹性应变能。当外部应力接近其抗压强度，即煤岩发生加速变形时，煤岩中积聚的弹性应变能就突然释放，产生较高的声发射值，破坏时声发射强度又变得非常低。

3.5.3 稳定型

应力—应变曲线压密阶段不明显，表观线弹性变形阶段呈略微上凸的直线，加速非弹性变形阶段较长，见图4c。试件随荷载的增加，煤样受力结构逐渐发生变化，同时出现局部张性破坏，并在变形过程积聚的弹性应变能释放，形成振铃计数率峰值，随后振铃计数率迅速降低，并在加速非弹性变形阶段开始时出现新的振铃计数率峰值，接近破坏时又出现一次振铃计数率峰值。破坏时声发射强度又变得非常低。

4 结论

通过上面对沁水盆地寺河煤矿3号煤力学试验，可以得出如下结论:

(1)煤岩单轴抗压强度和弹性模量等力学性质在平行煤层的平面上具有方向性差异，平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多，其弹性模量也大得多。

(2)煤的极限抗压强度σ_c随着饱和密度ρ_w的增加而增加;极限抗压强度σ_c在垂直于面割理方向上随饱和吸水率ω_s的增加而减少，而在平行面割理方向上与饱和吸水率无关;单轴极限抗压强度σ_c随着弹性模量E的增加而增加，在垂直面割理方向上相关程度较高，在平行面割理方向上离散性较大。单轴极限抗压强度σ_c在垂直面割理方向上随着泊松比μ增加而减小，而在平行面割方向上与泊松比无关。

(3)弹性模量E的变化不受泊松比变化的影响，同时也不受饱和密度的影响;垂直面割理方向弹性模量随着饱和吸水率ω_s的增加而减小，而平行面割理方向弹性模量与饱和吸水率无关。

(4)泊松比μ的变化既不受饱和密度变化的影响，也不受饱和吸水率ω_s变化的影响。

(5)在单轴压缩条件下煤样变形破坏表现出的全应力—应变曲线形态大体可以概括为3种类型:①迸裂型;②破裂型;③稳定型。

参考文献

单学军，张士诚，李安启等.2005.煤层气井压裂裂缝扩展规律分析.天然气工业，25(1)，130～132

靳钟铭，宋选民，薛亚东等.1999.顶煤压裂的实验研究.煤炭学报，24(l)，29～33

李安启，姜海，陈彩虹.2004.我国煤层气井水力压裂的实践及煤层裂缝模型选择分析.天然气工业，24(5)，91～94

刘宝琛，张家生，杜奇中等.1998.岩石抗压强度的尺寸效应.岩石力学与工程学报，17(6)，611～614

吴立新.1997.煤岩强度机制及矿压红外探测基础实验研究.北京:中国矿业大学.

闫立宏，吴基文.2001.煤岩单轴压缩试验研究.矿业安全与环保，28(2)，14～16

张群，冯三利，杨锡禄.2001.试论我国煤层气的基本储层特点及开发策略.煤炭学报，26(3)，230～235

郑雨天等译.1981.国际岩石力学学会实验室和现场标准化委员会:岩石力学试验建议方法.北京:煤炭工业出版社

中华人民共和国水利部.2001.水利水电工程岩石试验规程(SL264～2001).北京:地质出版社

重庆建筑工程学院，同济大学编.1979.岩体力学.北京:中国建筑工业出版社

Bunting D. 1911. Pillars in Deep Anthracite Mine. Trams. AIME，( 42) ，236 ～ 245

Daniels J，Moore L D. 1907. The Ultimate Strength of Coal. The Eng. and Mining，( 10) ，263 ～ 268

Hirt A M，Shakoor A. 1992. Determination of Unconfined Compressive strength of Coal for pillar Design. Mining Engineer- ing，( 8) ，1037 ～ 1041

Medhurst T P，Brown E T. 1998. A study of the Mechanical Behavior of Coal for Pillar Design. Int. J. Rock. Min. Sci. 35 ( 8) ，1087 ～ 1104

Smith D M，Williams F L. Diffusional effects in the recovery of methane from coalbeds. SPE，1984: 529 ～ 535

Ⅱ 在理论上怎么把煤块变成钻石

煤块在高压、高温下形成钻石。大多数钻石的历史比地球上最早的植物和植被还要久远，而这些植物和植被就是今天煤炭的来源。

被科学家和地质学家广泛接受的主要理论是，钻石是数百万年前在地球地幔深处形成的。后来由于剧烈的火山喷发和灾难性的板块运动，钻石被带到了地表。

地质学家通常会寻找这些喷发的痕迹（称为管道），以勘测可以建立有利可图的钻石矿的地点。一旦确定某条管道有经济上可行的开采矿藏，采矿公司就会使用重型设备进行开采。平均而言，采矿公司将不得不筛过数千吨的土，以产生一克拉的钻石，这就是为什么采矿是一种资本程度上的风险。

(2)压缩的煤块扩展阅读

有些人以钻石的主要成分是碳，来攻击它没有什么价值。他们还说：最早人们发现钻石时，发现它除了够硬以为，别无它用，于是只能做成玻璃刀、拉丝模等工具供一些工业领域使用。到了1955年，人们掌握了人造钻石的技术后，天然钻石的最后一点工业价值也没有了。

奥本海默家族和另外几个大牛珠宝商一起控制了全世界的钻石矿藏，虽然现在他们的经营方式转为建立自己的品牌（戴比尔斯），自产自销，但是由于上游还是被其控制，所以消费者永远也不可能拿到低价钻。

Ⅲ 洗煤工艺原理

巩义天信洗煤机专业制造厂家给你分享洗煤设备的工艺与原理
洗煤设备厂家把经过准备车间的筛分，拣矸及破碎作业后的原煤，由胶带输送机送至选车间进行精选，其方法有重力洗煤法（包括跳汰法、槽选、摇选、重介选）浮选选煤法，特殊选煤法等，其中跳汰洗煤机是目前应用最为广泛的洗煤方法。
跳汰洗煤机原理是：洗煤设备跳汰机处理能力为30-40吨/小时，入洗粒度为0-50mm,配套潜水泵为160立方米/小时，风机为罗茨鼓风机。压力小于0.02mp,洗煤机附属设备为对辊式破碎机，两层分级筛，破碎机，煤泥脱水筛台。水力跳汰洗煤是目前应用最泛的一种选煤方法，它具有设备简单、分选效率高，生产能力大等优点。跳汰机工作时，将入选原煤和水一起送入跳汰机，并使原煤均匀分布在跳汰室的筛板上，形成一定厚度的床层，当压缩空气经过风阀进入空气室时，在跳汰室形成上升水流，洗煤机筛板上的原为在上升水流作用下，逐渐松散，并随之上升，由于煤相对密度小，上升的快，被水冲的较高，矸石相对密度大，上升的慢，冲的较低，这样就使得原来压在矸石下面的煤块，其中一部分越过矸石而上升到上层，当压缩空气通过风阀被排出时，水自然往流动，此时在跳汰室形成下降水流，各种颗粒也随之下降，其中相对密度大的矸石最先下沉，最早落在筛板下，而煤块较轻，下降速度慢，落在矸石层上面，下降水流结束后，分层即搞终止，完成了第一循环，在每一次跳汰循环中，煤和矸石混合物都要受到一定的分选作用，经过多次反复后，分层循环趋于完善，最后，相对密度小的煤集中在最上层，相对密度大的矸石将集中在最底层，而介于中等比重的中煤则自然分布在煤和矸石之间，在分层过程中，颗粒的大小和形状对分层产生一定的影响，从而影响跳汰机分层的复杂性，但最终结果，仍然不能改变跳汰过程中煤和矸石按相对密度分层的实质。

Ⅳ 我的世界工业2实验版，为什么挖到砖石的几率比原版少的多，是不是因为矿种多了

为大家整理了《我的世界》工业2mod的教程工业钻石合成方法与制作技巧，钻石一直是各位非洲人民的向往，而且在工业mod的后期钻石的消耗量是非常的大，单纯的靠自己去挖矿开采可能可能会不是够，这里我们就可以使用工业2中独有的工业钻石来代替普通钻石来使用。

煤粉*8+燧石=煤球

压缩机+煤球=压缩煤球

压缩煤球*8+黑曜石/石砖/石英块=煤块

压缩机+煤块=工业钻石
当然，毕竟是钻石，工业钻石的制作虽然便宜，但是还是很麻烦的，首先合成一个工业钻石需要64个煤粉，我们获得煤粉有两个方式，一个是靠挖到的煤打粉得到，第二个是靠热能离心机加工炉灰得到。不管怎么样都要用掉不少的电力，这里小编就推荐大家，在挖矿的时候尽可能的多带点煤回来，然后将其打成煤粉，电的话就是用火力发电机燃烧木头或者木炭来发电，玩家也得考虑木头的来源，可以在家附近大量种植树木。
工业2是《我的世界》中的一个大型mod，当然如果玩家们要体验到更完整更好玩的科技类mod，小编建议各位玩家再下载一个建筑mod，也就是俗称的BCmod，那样可以实现非常多的自动化，有兴趣的玩家可以下载

Ⅳ 岩样三轴压缩的破坏形式

就实验室常规三轴压缩试验而言，公式（7.2）或（7.10）的确切含义是，一个给定岩样能够承载的最大轴向应力σ_S与围压σ₃呈线性关系。这已经为大量的试验结果所证实，但并不足以说明，达到临界状态的截面倾角就一定是45°+φ/2。岩样实际破坏面并不总是平面，即使是平面，剪切破坏角也与Coulomb准则预测的数值有所差异。即Coulomb准则可以很好地描述岩石的强度特征，而所预测的破裂角可能与实际情况相差甚远。

从晋城某采煤工作面取得的煤块D，没有明显可见的层理，加工的试样没有明显的缺陷，强度也很高，单轴压缩强度可以达到50.5MPa。图7-10是不同围压下煤样压缩破坏形式。围压较低时破裂面比较复杂，而围压较高时则是单一的断面，且断面的平整度也较好。其中围压20MPa以上的3个试样，以小于45°倾角的截面剪切破裂（图7-11）。对此可作如下理解：煤的杨氏模量较低（在5GPa以下），轴向压缩过程产生的变形较大，高围压下材料粘聚力的丧失是在最大剪切变形作用下实现的。

图7-10 不同围压下煤样轴向压缩的破坏形式

围压：D1—2.5MPa；D2—5MPa；D3—10MPa；D4—15MPa；D5—20MPa；D6—30MPa；D7，D8—多次加载下破坏

煤块D的6个试样在不同围压下的强度已经在图3-14中给出。煤样D7是在围压为30MPa下轴向循环压缩破坏的，D8是在不同围压下多次加载破坏的，试验结果表明，围压、加载历史对杨氏模量没有影响^［14］，但二者强度都较低，故未在图3-14中标出。另外，围压在10MPa时试样的强度低于围压5MPa的强度，表明试样之间存在差异，不过从整体上看，围压对试样的强度影响符合线性变化的规律。利用公式（7.2）回归的结果是

σ_S=58.7MPa+4.43σ₃

相关系数 R=0.979。相应的内摩擦角 φ=39.17°，θ₀=45°+φ/2=64.59°。图7-10中煤样的实际破裂角都小于θ₀。

图7-11 煤样以小于45°倾角的截面剪切破坏

从该矿另一工作面得到的煤块A、C，均存在明显层理和裂隙，层理倾角约为 68°（tanθ=2.5）。煤块A加工的5个试样单轴压缩强度在5.3～10.4MPa，强度较低。煤块C加工的6个试样强度随围压的变化关系也在图3-14给出，试样多数沿层理破坏，但并非单一断面，破裂面较为复杂。不过，其三轴强度利用公式（7.2）回归结果是

σ_S=9.68MPa+4.57σ₃

相关系数R=0.992。对C、D两个煤块加工的试样，公式（7.2）中的K是大致相同的。这也说明了图7-9a的正确性：试样破坏面具有不同的倾角，但围压通过摩擦实现的承载能力大致相同。因而利用Coulomb准则描述试样的强度是合适的。这在第3章3.5节已作专门讨论。

均质、无缺陷的各种砂岩和部分大理岩试样，颗粒之间的粘接强度较差，通常呈对角破坏。图7-12是粉砂岩试验三轴压缩破坏后的形状。断裂面由倾角β的平面和部分以岩样端面为底的锥面共同构成。ACG区域是圆锥面的一部分，GH间近似为平面。试验中大多数岩样的两个破裂块具有较好的对称性。

图7-12 粉砂岩试样含有圆锥的对角破坏

产生这种破裂形式的原因是，岩样端部和试验机压头之间存在摩擦，即通常所说的端部效应，抑制材料的周向膨胀，但影响随深度增加而逐步减小，因此剪切破坏面呈圆锥状。个别岩样破坏后可以取出完整的圆锥体。锥面底角a小于破裂平面的倾角β，因而轴向压缩时岩样发生张开，使得圆锥面部分具有明显的剪切破坏特征，而平面部分则具有拉伸破坏特征。显然，岩样对角破坏后的残余强度不能再用Coulomb准则来分析^［15］。

图7-13是沿陡倾角破坏的石灰岩（单轴压缩）和大理岩试样（围压20MPa），其破坏面起止于上下端面，而不是侧面。由于石灰岩致密均匀，杨氏模量可以高达70GPa，能够承受的压缩变形较小，因而岩样很快产生新的破坏面，其中一个局部破坏与主控断裂面对称，实现了破裂面在垂直于轴向的投影覆盖岩样断面，使其轴向承载能力完全丧失^［16］。这也说明，该试样的断裂并非源于石灰岩的沉积弱面。图7-14中的大理岩也是致密均匀，颗粒细微，单一倾角的剪切破坏面止于岩样的上下端面，两个破裂块体都能单独承载一定的轴向应力，岩样的承载能力并不完全是剪切面之间的摩擦力，即通常所说的残余强度，并没有表示岩石的摩擦特性。

对此可以作如下解释。由于图7-13中石灰岩和大理岩可以认为是均质材料，因而大致沿着承载能力最小的截面，即Coulomb准则预计的方向破坏。直径D、高L的岩样，其对角截面的倾角为 arctan（L/D），直径为50mm、长度为100mm的岩样，该角度是63.43°。这就是说，对于摩擦角大于36.87°或者说围压对强度的影响系数大于4的岩石，45°+φ/2就大于arctan（L/D），不能再以图7-7分析Coulomb准则。而这样的岩石确实很多，如砂岩、花岗岩、大理岩以及煤通常围压对强度影响系数都大于4^［6］。在岩石颗粒细微、均匀时，破坏面所需变形较小，试验机压头的端部效应不很显着，因而出现起止于上、下端面的平面剪切破坏。而颗粒特征明显的砂岩和大理岩，则因压缩变形较大出现含圆锥的对角破坏。对大多数岩石来说，围压影响系数在6.25以下^［6］，就此而言，岩样的长径比最好能够达到2.5，以避免试验机压头的端部效应。

图7-13 石灰岩试样（单轴）、大理岩试样（围岩40MPa）的陡倾角破坏

a—石灰岩试样；b—大理岩试样

图7-14 砂岩试样不同围压下压缩的全程曲线和破坏后照片

图7-14是义马矿煤层顶板砂岩部分试样的常规三轴压缩全程曲线和围压在10MPa和20MPa下压缩破坏的照片^［17］。值得注意的是，破坏试样存在张开的局部裂隙，且数量较多。这些裂隙面都垂直于试样轴线。而在压缩试验之前，只是一些弱面，并未张开。为慎重起见，对钻孔剩余的岩块、对从岩心切割下的端头等都进行了仔细观察，均未发现明显的张开裂隙。

无疑，试样压缩过程中轴向应力升高，伴随着弹性变形的增大。达到峰值应力时，试样内弱面等部分材料已经屈服产生塑性变形，其弹性变形减小，而强度较高的材料则承载了比宏观应力（名义应力）更大的载荷，因而也就具有更大的弹性变形。在试样产生宏观的剪切滑移、承载的轴向应力降低时，试样内材料的弹性变形将逐步恢复。各处的弹性变形不同，强度较低的材料在弹性变形完全恢复之后，将在其他材料的作用下产生拉伸变形，从而形成张开的裂隙。为了研究试样的破坏形式，在其没有完全丧失承载能力时就停止轴向压缩。图7-14的两个试样仍保持完整形状，长度仅比原始值减少0.1mm左右，远小于实际的轴向压缩变形。这表明卸载之后试样的轴向变形得到相当程度的恢复，而产生塑性屈服的材料则在此过程中被拉伸破坏。

岩体工程的开挖就是一个卸载过程，围岩体的破坏机理和力学特征已经进行了广泛的研究，三峡永久船闸的开挖也表明，岩体卸载之后会产生大量的张开裂隙，这些张开裂隙也是压应力逐步降低过程中产生的^［18］。图7-14的岩样试验结果为岩体的卸载破坏又提供了另一个解释。

Ⅵ 生物质颗粒燃料可以用于普通锅炉吗

生物可以压缩后类似于煤块，其形状、
热值
基本和块状煤相似，
挥发分
略高，完全可以用于普通
燃煤锅炉

Ⅶ 我的世界煤除了烧东西和做火把还能干啥，用九块煤做的那的东西是干啥用的。

煤炭一般就是做火把和烧东西，火把消耗量小所以主要还是烧东西用，也就是用作燃料
九个煤炭合成的物品是煤炭块，没有什么特殊的用处，也就是跟高质量的燃料，和便于存储（一般挖到的矿物煤炭最多，经常出现矿物箱子半箱子煤炭的情况）
煤炭块用于模组中的用处比较大，比如工业的火力发电机，煤炭块的燃烧时间是800s，而一个煤炭是80s，也就是单从燃烧时间上多了一块煤炭一样。还有部分模组合成需要
望采纳，谢谢！

Ⅷ 我的世界煤块可以不用稿子挖吗

不可以，但只用木稿子就可以了。

Ⅸ 不同煤块加工的试样强度的联合回归公式

对常规三轴压缩试验而言，岩样强度是破坏试验得到的，每一个岩样只能得到一个围压下的强度，因而Coulomb准则只能由多个岩样不同围压下的强度回归分析得到。试验规程一般要求不少于5个岩样进行不同围压的轴向压缩试验。但是围压变化时岩样也发生变化，而各个岩样的强度特性并不相同。在进行Coulomb准则回归时，实际上是认为围压对各个岩样的作用是相同的，即系数K是一个材料参数；而各个岩样的Q虽然不同，但在某个数值附近随机变化，可以通过平均的方法消除其影响。不过，如果岩样并不完全是随机的，那么回归强度准则必须采取新的方法。

对不同煤块加工的多个试样进行了单轴和常规三轴压缩试验。结果表明，试样的力学性质随煤块而变化，但围压对三轴强度的影响系数相同，因而给出一种联合回归方法。

3.5.1 试验结果

从采煤工作面取回若干煤块，加工成圆柱试样。由于煤样的成品率较低，同一煤块加工的数量不可能很大。图3-12是煤A、B、E试样的单轴压缩应力-应变曲线，强度和杨氏模量都有很大的离散性。有关数据在第1章1.6节的表1-1给出。但这些离散的数据之间仍有某种规律。显然不同煤块的力学特性存在整体的差异性。如煤块A的强度整体小于煤块B。

图3-12 煤块A、B、E的单轴压缩为力-应变曲线

所有试样在压缩试验前都进行了超声波测试。超声波速度以及由此确定的动态模量离散性较小。需要注意的是，在载荷为零的状态下测试超声波不足以反映试样中不同方向的裂隙在载荷作用下的闭合及滑移特征。如试样内存在具有一定粘聚力和贯通整个试样的大倾角弱面，单轴压缩强度和杨氏模量都会很低，但超声波速度完全可以很高。超声波测量时，在探头与岩样端面之间进行耦合的润滑脂（纵波测试）或锡箔（横波测试），实际上就是一个特殊的弱面。因此动态模量与静态模量、抗压强度之间没有明确的关系是可以理解的。显然，利用超声波速度对试样进行分组试验^［21］，对裂隙众多的煤样来说没有作用。

图3-13是煤块B、C、D试样的三轴压缩应力-应变曲线。与单轴压缩曲线不同的是，三轴压缩时各个试样的杨氏模量大致相同。即尽管试样具有明显的裂隙，这些裂隙是各不相同的，但变形特性相同的。这表明裂隙在围压作用下闭合之后，可以通过摩擦承载，因而试样的变形趋于一致。

图3-13 煤块B、C、D的三轴压缩应力-应变曲线

图3-14是岩样强度与围压的关系。尽管岩样三轴强度存在离散性，如煤块D围压10MPa的极限主应力差低于围压5MPa时的数值，整体仍具有线性增加的特征。但不同煤块的强度并不相同，表明材料内部的原始状态存在差异。且由于单轴压缩强度明显偏低，为了得到真正的围压对三轴强度的影响系数，在回归Coulomb强度准则时最好不要采用。图3-14中三组煤样的回归结果是

T_B（66.8，4.60），R=0.982

T_C（9.68，4.57），R=0.992

T_D（58.7，4.43），R=0.979

显然围压对岩样三轴强度的影响系数K 与内摩擦角φ大致相同，而Q与粘聚力c差别很大。这进一步说明尽管试样之间存在差异，但内摩擦系数确实可以表示材料的力学性质。

由于煤样单轴压缩和三轴压缩的破坏方式不同，由三轴强度回归得到的Q均大于实际单轴压缩的强度（表1-1）。其中煤块B的7个试样单轴压缩强度的最大值为35MPa，而回归得到的Q为66.8MPa，差别最为显着。此外，煤样单轴压缩结果离散性较大，而三轴压缩离散性较小，也是显见的事实。在第7章的7.2节将依据试样内裂隙承载能力来解释这些现象。

图3-14 不同围压下的煤样强度

3.5.2 不同煤块强度的联合回归方法

由于煤内部存在大量的裂隙和弱面，从工作面取回的煤块之间离散性很大，并且单一煤块加工的试样数量不会很大。因此在实际室内试验时，有时必须对不同煤块加工的试样进行处理。如本次试验，3个煤块进行三轴试验的数量为4、6、6，都不很多。在试样数更少时，如利用3个强度进行回归，确定两个K，Q参数，那么相关系数可能会提高，但并不能说明结果是可信的。

如前所述，煤块之间的差异主要是内部的裂隙、弱面等，而作为材料力学性质的内摩擦系数是相同的。在进行常规三轴压缩试验时，意味着试样材料强度Q不同，而围压的影响系数K相同。因此可以利用

σ_S=Q_i+Kσ₃ （3.23）

对不同煤块的结果进行回归。为方便起见，以x表示自变量围压，以y表示因变量强度。于是，对M个煤块的各N_i个试样，进行不同围压x_ij的试验，得到强度y_ij，通过最小二乘法，即

岩石的力学性质

达到最小，可以确定围压影响系数K和各个煤块的平均材料强度Q_i。K对所有的煤块都是一样的。回归分析总共需要确定M+1个参数。具体求解过程如下。

为使δ达到最小，公式（3.24）对K和Q_i的导数为零，

岩石的力学性质

岩石的力学性质

由公式（3.26）得

岩石的力学性质

代入公式（3.25）解得

岩石的力学性质

再回代入公式（3.27）可以求的各个Q_i。联合回归的相关系数可以定义

岩石的力学性质

在M=1时，上述结果就是前面给出的普通线性回归公式（3.9）。如果某一煤块只有一个试样，那么它对K的结果没有影响，在得到K之后可以确定其材料强度Q。若煤块具有两个以上试样，试验结果就对回归参数产生制约。

利用公式（3.27）、（3.28）对图3-14中三组数据进行联合回归，得到K=4.51，相关系数为0.985，相应的煤块材料强度B为67.6MPa，C10.7MPa，D为57.6MPa。