[發明專利]液氮對含水煤樣裂隙結構累積損傷作用的試驗方法

在審

• 申請號: 201610028726.5
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105606482A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 李和萬;王來貴;趙國超;潘紀偉;陳強;李鑫;張春會;劉向峰;任彥錦;鄭帥;張陽
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00;G01N21/84;G01N29/07;G01N3/08
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種液氮對含水煤樣裂隙結構累積損傷作用的試驗方法，其特征在于， 包括以下步驟：

(1)制作煤樣

選取原生裂隙少、層理清晰的阜新盆地長焰煤制成煤樣，并將煤樣進行烘 干及飽和處理，制得至少三組飽和含水率不同的煤樣備用；

(2)液氮浸泡

(2.1)不同飽和度煤樣的單周期液氮浸泡

選擇上述步驟(1)中不同飽和含水率的煤樣各一組，并將各組煤樣浸泡 液氮后室溫放置，作為單周期液氮浸泡試驗；

(2.2)多周期液氮循環浸泡煤樣

在相同煤樣飽和含水率條件下采用多周期循環液氮浸泡，將每個周期煤樣 浸泡液氮后室溫放置，再進行補償飽和度；

(3)稱重

稱量每次飽和后煤樣增重，并算出煤樣內部裂隙容積變化量；

(4)鏡像形貌

利用顯微鏡觀察煤樣液氮浸泡試驗前后表面的裂隙擴展情況，測量出裂隙 增長量；

(5)聲波測速

對比液氮浸泡試驗前后聲波在煤樣中的傳播速度，計算出聲波傳播衰減速 率，以表征煤樣整體裂隙情況；

(6)煤樣單軸抗壓強度測量

對完成液氮循環浸泡試驗但是卻沒有破壞的煤樣試件進行單軸壓縮試驗， 記錄下煤樣試件單軸壓縮過程中的各項數據的變化；

(7)試驗結果分析及結論

對不同飽和含水率煤樣液氮浸泡效果和周期循環液氮浸泡煤樣試驗結果 進行分析并得出結論。

2.如權利要求1所述的液氮對含水煤樣裂隙結構累積損傷作用的試驗方 法，其特征在于：所述步驟(1)具體是選擇一塊煤樣烘干得到干燥煤樣，記 為I型煤樣；再選擇另一塊煤樣進行飽和處理，進行多次稱重，直至煤樣為飽 和度100％試樣，記為III型煤樣；再選擇一塊煤樣，重復I型煤樣的前處理， 根據III型煤樣增重百分比獲得飽和度50％煤樣，記為II型煤樣。

3.如權利要求2所述的液氮對含水煤樣裂隙結構累積損傷作用的試驗方 法，其特征在于：將原煤利用巖石切割機切成50×50×50mm表面平整的正方 體煤樣，并將正方體煤樣在烘干箱中于80℃烘干20h后獲得干燥煤樣，再利用 微型氣泵和真空不銹鋼罐進行飽和處理，每0.5h進行稱重。

4.如權利要求2所述的液氮對含水煤樣裂隙結構累積損傷作用的試驗方 法，其特征在于：所述步驟(2.1)是將選擇I型、II型、III型煤樣利用2.5L鋼 膽保溫桶進行液氮浸泡試驗，煤樣浸泡4h，室溫放置20h，以進行單周期液氮 浸泡試驗。

5.如權利要求1所述的液氮對含水煤樣裂隙結構累積損傷作用的試驗方 法，其特征在于：所述步驟(2.2)中每個周期煤樣都是浸泡液氮4h，室溫放 置20h。

6.如權利要求1所述的液氮對含水煤樣裂隙結構累積損傷作用的試驗方 法，其特征在于：所述步驟(3)是用天平電子秤稱量每次飽和后煤樣增重， 再根據以下公式(1-1)換算煤樣內部裂隙容積變化量ΔV；

上述公式(1-1)中，ΔV為煤樣內部裂隙容積變化量，單位為cm³；M₁為 飽和后煤樣的質量，單位為g；M₀為煤樣的原始質量，單位為g；ρ_水為水的 密度，單位為g/cm³。