500450400350300250200150100500051015ε1(%)含水量6.5%σ1-σ3(100kPa)
图3.7 铁生沟煤矿煤样应力应变曲线(围压200KPa) 800700σ1-σ3(100kPa)60050040030020010000246810121416ε1(%)含水量6.5% 图3.8 铁生沟煤矿煤样应力应变曲线(围压300KPa)
12001000σ1-σ3(100kPa)800600400200005101520ε1(%)25含水量6.5%
图3.9 铁生沟煤矿煤样应力应变曲线(天然煤样，围压500KPa)
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65τ (100kPa)y = 0.5885x + 0.154321002468σ (100kPa)10121416
图3.10 抗剪强度曲线(总应力法，含水量6.5%，c=0.15，φ=30.57°)
400σ1-σ3(100kPa)350300250200150100500ε1(%)0246810121416含水量w=1.5%
图3.11 铁生沟煤矿煤样应力应变曲线(加水后晒干煤样，围压100KPa) 800700σ1-σ3(100kPa)6005004003002001000024681012ε1(%)1416含水量1.5% 图3.12 铁生沟煤矿煤样应力应变曲线(加水后晒干煤样，围压300KPa)
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12001000σ1-σ3(100kPa)800600400200含水量1.5%ε1(%)0
图3.13 铁生沟煤矿煤样应力应变曲线(加水后晒干煤样，围压500KPa) 051015202565τ (100kPa)y = 0.5692x + 0.4432100246810121416σ (100kPa)1-1 抗剪强度曲线(总应力法） 图3.14 抗剪强度曲线(总应力法，含水量1.5%，c=0.4，φ=29.65°) 765含水量25%含水量1.5%含水量6.5%τ (kPa)432100246σ (kPa)81012
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图3.15 不同含水量煤体的强度包线
3.5 三轴试验结果分析
本次试验对煤样加入不同的含水量，当含水量在10~25之间时，其应力
应变曲线和有关参量差别不太明显。在含水量在10%一下，其强度才有比较明显的变化，这里仅列出25%、6.5%和1.5%三个不同的且比较有代表性的含水等级。
(1) 三个试验等级表明，当煤样的含水量在25%时，煤样的初始粘结力c为0.7，当含水量减少为6.5%和1.5%，粘结力c分别为0.15和c=0.4。这也证实了事先的判断，铁生沟煤矿煤体注水后其煤体的粘结能力增大，有利于煤体在开挖初期的稳定性；
(2) 但当含水量较大时，煤体的内摩擦角φ会减小，含水量为25%时，内摩擦角φ仅为20.56°，含水量小于10%时，内摩擦角差别不太明显。含水量为6.5%和1.5%对应的内摩擦角φ分别为30.57° 、29.65°。
(3)煤体注水后不管是含水量处于什么水平，煤体的强度要明显优于原始状态的强度指标。并且煤体均表现出较强的硬化现象。依据应力应变曲线在15%应变条件下确定破坏抗剪强度。
(3)当煤体的含水量在1.5%时，其应力应变曲线在强化阶段后期，曲线明显出现下移的情况，说明当含水量过小时，一旦煤体出现错动现象，煤体的强度变会突然变小，失去煤体的自稳能力，使巷道的压力增大。所以保持煤体中适当的含水量对巷道稳定是有一定的积极作用的。
(4)尽管煤体注水可以在一定程度上增加煤体的粘结力，但最终强度并没有大幅度的提高，注水的作用有两方面的作用，首先是在巷道开挖时，煤体在
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较大的粘结力情况下，能够一定程度上维持短时间的自稳，便于施工；其次是一定的含水量可以使煤体有较好的塑性，煤体在变形过程中提供较高的力学性能，不至于出现脆性破坏。
(5)在今后的施工过程中，煤体注水后，建议将注水含水量控制在15%以内，巷道在使用过程中巷道周围的煤体要适当保持一定的湿度，以防失水过度煤体在外荷载作用下出现失稳现象。
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