[發(fā)明專(zhuān)利]用于煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)的相似材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410001854.1
• 申請(qǐng)日: 2014-01-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103771781A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴林超;文光才;張淑同;王波;孫海濤;楊慧明;苗法田;馬代輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B28/00
• 分類(lèi)號(hào): C04B28/00;C04B14/06
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 謝殿武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種材料，特別涉及一種適用于大型煤與瓦斯突出相似材料模擬實(shí)驗(yàn)的相似材料及其制備方法。

背景技術(shù)

煤與瓦斯突出相似材料模擬實(shí)驗(yàn)是研究突出機(jī)理的重要手段之一。目前，在開(kāi)展煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)國(guó)內(nèi)外學(xué)者所采用的相似材料及制備工藝主要有：

①一定粒級(jí)的碎煤在不添加膠結(jié)劑的條件下冷壓成型；

②一定粒級(jí)的碎煤僅添加水分的條件下冷壓成型；

③一定粒級(jí)的碎煤在添加水泥或石膏等膠結(jié)劑的情況下冷壓成型；

④一定粒級(jí)的碎煤在添加瀝青、煤焦油或松香等膠結(jié)劑的情況下熱壓成型。這些突出模擬材料雖然能開(kāi)展突出模擬實(shí)驗(yàn)，但距離煤與瓦斯突出的相似材料模擬實(shí)驗(yàn)較遠(yuǎn)，主要原因?yàn)槠渲谱鞣椒](méi)有兼顧突出材料的力學(xué)性質(zhì)與吸附性能，在物理力學(xué)性質(zhì)上與原煤相似程度較低。

因此，需要一種為開(kāi)展煤與瓦斯突出相似材料模擬實(shí)驗(yàn)，尤其是大型煤與瓦斯突出相似材料模擬實(shí)驗(yàn)的相似材料，能夠兼顧突出材料的力學(xué)性質(zhì)與吸附性能，在物理力學(xué)性質(zhì)上與原煤相似程度較高，能夠滿足了煤與瓦斯突出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)際煤與瓦斯突出的一致性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)的相似材料及其制備方法，能夠兼顧突出材料的力學(xué)性質(zhì)與吸附性能，在物理力學(xué)性質(zhì)上與原煤相似程度較高，能夠滿足了煤與瓦斯突出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)際煤與瓦斯突出的一致性，可以作為大型煤與瓦斯突出相似材料模擬實(shí)驗(yàn)的相似材料。

本發(fā)明的煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)的相似材料，材料原料按重量百分比包括以下組分：水泥2～13%、沙子1～6.5%、活性炭0.7～0.92%、水7～9.25%、粉煤余量加至100%；

進(jìn)一步，相似材料原料按重量百分比包括以下組分：水泥6%、沙子3.5%、活性炭0.88%、水8.25%、粉煤余量加至100%；

進(jìn)一步，所述粉煤為不同粒度的兩種粉煤的混合物，所述兩種粉煤的重量比為1:1；

進(jìn)一步，所述粉煤為粒度20～40目和40～80目的粉煤混合物；

進(jìn)一步，所述沙子粒度為60～100目，所述活性炭為顆粒狀活性炭；

進(jìn)一步，所述水泥為28天抗壓強(qiáng)度達(dá)到32.5MPa的425﹟水泥。

本發(fā)明還公開(kāi)一種煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)的相似材料的制備方法，包括以下步驟：

a.原料混合：按設(shè)定重量比將原料各組分混合均勻，制得混合料；

b.冷壓成型：將混合原料分三次裝入模具內(nèi)：首先裝入總量的25～35%，按設(shè)定成型壓力的15～25%預(yù)壓成型后將成型表面攪散后再裝入總量的25～35%，同樣按成型壓力的15～25%預(yù)壓成型，然后再次將成型表面攪散，最后裝入剩余的混合原料，最終加壓至設(shè)定的成型壓力，并保持一定的加壓時(shí)間；

c.經(jīng)脫模處理后干燥，制得煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)的相似材料；

進(jìn)一步，首先裝入總量的30%，按設(shè)定成型壓力的20%預(yù)壓成型后將成型表面攪散后再裝入總量的30%，同樣按成型壓力的20%預(yù)壓成型，然后再次將成型表面攪散，最后裝入總量的40%，最終加壓至設(shè)定的成型壓力。。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的用于煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)的相似材料及其制備方法，以粉煤為骨料，水泥為膠結(jié)劑，沙子、水、活性炭為輔料，選用兩種不同粒度的粉煤混合物，能夠較好的滿足模擬原煤進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。該材料能夠兼顧突出材料的力學(xué)性質(zhì)與吸附性能，在物理力學(xué)性質(zhì)上與原煤相似程度較高，可通過(guò)調(diào)節(jié)輔料的比例保證相似材料與Ⅲ～Ⅴ類(lèi)破壞煤的物理力學(xué)性質(zhì)及瓦斯吸附性能相似性，同時(shí)還具有制作工藝簡(jiǎn)單，可用于大型突出相似材料制作，滿足了煤與瓦斯突出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)際煤與瓦斯突出的一致性。同時(shí)，其原材料簡(jiǎn)單易購(gòu)，成本低，且環(huán)保對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例的煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)的相似材料，材料原料按重量百分比包括以下組分：水泥2～13%、沙子1～6.5%、活性炭0.7～0.92%、水7～9.25%、粉煤余量加至100%；以粉煤為骨料，水泥為膠結(jié)劑，沙子、水、活性炭為輔料，能夠兼顧突出材料的力學(xué)性質(zhì)與吸附性能，在物理力學(xué)性質(zhì)上與原煤相似程度較高。

本實(shí)施例中，相似材料原料按重量百分比包括以下組分：水泥6%、沙子3.5%、活性炭0.88%、水8.25%、粉煤余量加至100%，為優(yōu)選實(shí)施例。

本實(shí)施例中，所述粉煤為不同粒度的兩種粉煤的混合物，所述兩種粉煤的重量比為1:1。

本實(shí)施例中，所述粉煤為粒度20～40目和40～80目的粉煤混合物；能夠較好的滿足模擬原煤進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。