煤与瓦斯突出是目前煤碳安全开采过程中的一种典型动力灾害。随着煤碳开采深度的不断增加，深部地质条件愈加复杂，煤与瓦斯突出危险性急剧增加，严重制约了煤矿的安全生产。然而，由于煤与瓦斯突出的复杂性，当前针对各种地质条件下煤与瓦斯突出机理尚未完全阐明，而所提出的各类预测指标或判别准则对灾害发生预测的准确性和时效性明显受限。 

近年来，各国学者针对煤与瓦斯突出预测指标和判别准则等进行了大量的科学研究和试验，提出了瓦斯指标、力学指标等指标，并建立了钻屑气体解吸指数K1的瓦斯压力指标、基于四率法的钻屑瓦斯解吸指标、基于灰色关联分析方法的钻孔瓦斯涌出初速度指标、基于安全线法的瓦斯含量、采用多相连续介质力学中的应力分析法的坚固性系数指标、煤的破坏类型等指标预测体系等。此外，一些学者关注突出过程中煤体的高度破坏效应，针对这种破坏过程中单位新增表面积所消耗的能量，提出更能反映突出过程中煤体破碎能量需求的煤破碎比功的概念。部分学者还从不同角度测量煤体坚固性系数和破碎比功，并取得了丰硕的成果。蔡成功等基于落锤法试验，发现煤破碎比功与坚固性系数具有一定的线性关系；罗甲渊等开展不同条件下突出与非突出煤的破碎比功试验研究，发现突出煤比非突出煤更容易破碎，且破碎后的煤颗粒粒径分布与破碎比功之间具有一定的数学关系；胡振中等探究单颗粒冲击破碎试验，发现煤岩颗粒的易碎性随着煤岩初始粒径的增大呈现先增大后减小的趋势；黎立云等研究发现，相同破坏程度下静载破碎煤样耗能比动载更多。然而，以上对于坚固性和破碎比功的关系都是基于落锤法进行描述的，落锤法是一种被动测定的方法，试验时落锤施加在煤样上的能量转化率是不可控的。此外，与试验测试方法相比，采用离散元模拟颗粒煤破碎能更加精细的刻画颗粒煤在加载过程中的应力集中情况和微观力学特征。例如，徐佩华等和徐永福等基于PFC数值模拟方法，发现颗粒破碎消耗的能量具有尺寸效应，且耗能随粒径的增大而增大；朱婕等发现，颗粒形状显著影响试样的强度和变形特征；谭攀等发现，颗粒破碎强度与颗粒侧限接触点数呈正相关关系。 

上述研究利用离散元数值模拟法研究了颗粒强度的影响因素，但利用该方法探究颗粒煤破碎过程中的能量转移及裂纹扩展倾角相对较少。本文提出基于颗粒压缩试验来测定破碎比功的方法，以一种主动的方式来控制颗粒煤破碎过程中能量转化率。通过开展PFC2D数值模拟，将2种不同直径的颗粒煤破碎过程中的裂纹扩展倾角与能量转移情况结合起来，定量分析颗粒煤破碎过程中能量转移情况，以期为利用煤的破碎比功预测煤与瓦斯突出危险性提供理论和试验数据支撑。