王 宁，李树刚，王世斌，张天军，郭 毅

（1.西安科技大学 安全科学与工程学院，陕西 西安710054；2.陕西煤业股份有限公司，陕西 西安710054；3.西安科技大学 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室，陕西 西安710054）

随着煤矿开采深度的加大，采空区冲击地压、煤与瓦斯突出等矿山灾害问题日益突出[1]。煤矿灾害的发生往往伴随着能量积聚与释放，而煤体破碎引起的能量耗散可以减小能量积累，安全释放能量。由于受地下水和通风的影响，巷道煤体往往处于不同湿度环境，水分子对煤体的破碎和能量释放有很大的影响。因此，研究不同相对湿度下破碎煤样在压缩过程中的分形特征与能量耗散之间的规律对煤矿动力灾害防治具有重要意义。近年来专家学者对破碎岩石的分形特征和能量耗散做了大量研究。甘德清[2]等通过对铁矿石的冲击破碎试验研究，发现破碎动态强度与能量密度线性相关，分形维数与能量密度为负指数关系。基于对饱和破碎砂岩压缩过程的能量耗散特征分析，郁邦永[3]等得出当分形维数大于2.1 后，应变能密度急剧增大，应变能密度随Talbot幂指数增大而减小的结论。除此之外，沈超敏[4]等通过均匀化方法推导颗粒材料破碎能量耗散，在忽略摩擦的基础建立了球体颗粒压缩过程的弹性-破碎模型，该模型可预测颗粒破碎过程的级配演化。童晨曦[5]等通过理论研究单一粒径颗粒材料破碎演化规律认为存在破碎极限，即最终分形维数为2.3 左右。……