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突出煤相似材料是由煤粉、粘结剂和水等原料在一定成型压力下压制而成,相似材料是开展煤与瓦斯突出模拟实验的重要组成部分,也是研究突出模拟实验的重要内容之一。相似材料与原煤的相似度决定了突出模拟实验的还原准确性,而相似材料与原煤的相似主要体现在物理力学性质、吸附解吸性质和孔隙率等方面。在突出模拟实验中,通常需要根据已知的原煤参数进行配制对应的相似材料,相似材料的配比模型成为配制相似材料的关键问题。为提高相似材料与原煤的相似度,得出相似材料的配比模型,本文基于正交试验设计方法,研究了不同配比条件下相似材料在物理力学、吸附解吸和孔隙率方面的性质,通过实验数据分析归纳出一套突出煤相似材料的配比模型,并通过设计验证实验,验证了配比模型了可靠性,取得了以下主要成果:(1)对相似材料的原料及工艺进行研究。开展了粘结剂对比实验,对比水泥、石膏和腐植酸钠3种粘结剂对相似材料单轴抗压强度和瓦斯放散初速度的影响,其中水泥更适合作为相似材料的粘结剂;研究了成型水份对相似材料强度的影响,确定了14%为相似材料的合理成型水份;制作工艺方面,成型压力对相似材料强度的影响较大,加载速率对强度的影响相对较小。(2)通过正交试验方法,选取水泥比例、沙子比例和成型压力为3个影响因素,测试了3个因素共同作用下相似材料在单轴抗压强度、弹性模量、CH4放散初速度、CO2放散初速度的性能,结果表明:3个因素中对单轴抗压强度和弹性模量的影响从大到小依次为水泥比例、成型压力和沙子比例;对放散初速度影响较大的为沙子比例和水泥比例,成型压力的影响较小;相同配比条件下,相似材料的CO2放散初速度比CH4放散初速度值高约30%。同时在单因素影响条件下测试了3个因素对相似材料孔隙率的影响,结果表明:成型压力对孔隙率的影响最大,孔隙率随成型压力的升高而减小,成型压力越高孔隙率减小的速率越来越小,水泥比例和沙子比例对孔隙率的影响较小。(3)通过试验数据分析,建立了一套相似材料配比模型,该模型能通过调节水泥比例、沙子比例和成型压力的大小,使相似材料具有不同的性质。该配比方案能实现的配比参数范围分别为:单轴抗压强度:0.734.81MPa,弹性模量:37.10212.99MPa,CH4放散初速度:3013mmHg,CO2放散初速度:3915mmHg,孔隙率:3.317.83%。最后通过制作指定参数的相似材料并测定其参数,将实测值与模型回归值进行比较,验证了模型的可靠性。