[發明專利]一種構造軟煤堅固性系數的測定方法

有效

• 申請號: 201710946648.1
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107843496B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 孫元田;李桂臣;杜樂樂;孫長倫;何錦濤;董玉璽;賈斌義
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/303;G01N1/28
• 代理公司: 32205 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 華德明

本發明公開了一種構造軟煤堅固性系數的測定方法，首先選取構造軟煤，并記錄其埋深，根據國標《煤的堅固性系數測定方法(GB/T23561.12?2010)》測定其堅固性系數f₁，根據煤層埋深所受不同壓力將構造軟煤壓制成型煤，保壓時間為t，然后測定型煤單軸抗壓強度，并以此計算型煤的堅固性系數f₂，若f₁＝f₂，則此時保壓時間為t₀，若f₁≠f₂，則增加或減小保壓時間t，重復以上步驟直至f₁＝f₂，則此時保壓時間為t₀，最后對同一礦區其他埋深的煤體堅固性系數進行測定時，將構造軟煤壓制成型煤，其中壓力為根據其埋深計算得到，保壓時間為t₀，測定型煤的單軸抗壓強度，根據堅固性系數與單軸抗壓強度關系推算出該構造軟煤的堅固性系數。該方法簡單便捷、測量結果符合實際情況。

技術領域

本發明涉及一種煤的堅固性系數測定方法，具體涉及一種構造軟煤堅固性系數的測定方法，屬于礦業工程領域。

背景技術

為了研究煤層地質情況，以便更好地為礦山開采進行服務，需要對煤體的力學參數進行測定。當前我國用煤的堅固性系數(又稱普氏系數)f來評價煤的抵抗外力破壞能力。一般采用落錘法測定f值。落錘法認為煤的破碎所消耗的功與破碎物料所增加的表面積成正比，物體強度或堅固性相關的常數與破碎比有關，可用破碎比來表示物體的堅固性；按照國標《煤的堅固性系數測定方法(GB/T23561.12-2010)》測試煤的堅固性系數時，需要搗碎桶、計量筒，分樣篩、小錘等多種儀器設備，通過使重錘在一定高度自由下落、對試樣進行沖擊，然后根據沖擊次數n與沖擊試樣后篩下煤粉計量高度l，用公式f＝20n/l來計算f值；同時，前蘇聯學者普羅托季亞科諾夫教授根據實踐提出的觀點認為：煤或巖石的堅固性系數f的數值是巖石或土壤的單軸抗壓強度(單位為MPa)的1/10；該觀點得到了大量現場實踐的驗證，有較好的工程指導意義，且方便準確，在巖土工程領域得到了廣泛的應用。

現場實踐中，對煤層賦存狀態及煤體性質的研究中，經常需要在同一礦區的不同采區多次采樣，分別測定煤的堅固性系數f：

如果采用落錘法，由于樣品較多，重復勞動量大，且測試步驟較多、測試時間較長、工藝繁瑣，難以滿足便捷性要求；

而通過采用測定其單軸抗壓強度來計算煤的堅固性系數時，由于煤層在構造應力和地層壓力作用下產生應變，使煤體結構發生不同程度的破壞，煤的強度較低，其中構造軟煤是煤體結構遭受構造應力破壞程度較高的一類松散、碎粒的煤體，其強度極低，取得國際巖石力學學會規定的標準試樣尺寸(Φ×H＝50mm×100mm)成品率極低，測試其單軸抗壓強度較為困難，因此無法直接建立起構造軟煤單軸抗壓強度與軟煤堅固性系數的聯系。

發明內容

本發明的目的在于提供一種構造軟煤堅固性系數的測定方法，該方法通過測量型煤的單軸抗壓強度來推算構造軟煤的堅固性系數，能夠簡化測量步驟，便于工程類比推廣。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種構造軟煤堅固性系數的測定方法，包括以下步驟：

(1)構造軟煤的選取：在煤層中的一處選取構造軟煤煤樣，同時記錄該取煤地點的埋深H；

(2)煤樣堅固性系數f₁測定：將步驟(1)取得的煤樣，根據國標《煤的堅固性系數測定方法(GB/T23561.12-2010)》測定其堅固性系數f₁；

(3)構造軟煤型煤的制作：

a、利用成型壓力公式計算相應的標準圓柱尺寸試樣的成型壓力，標準圓柱試樣尺寸D×h＝50mm×100mm，成型壓力公式為：P＝πr²·γH，其中D為標準圓柱尺寸直徑，h為標準圓柱尺寸高度，r為標準圓柱尺寸半徑，γ為煤層上覆巖層容重，H為所述煤樣埋深；