[發(fā)明專利]基于相似材料的非標(biāo)準(zhǔn)煤或非標(biāo)準(zhǔn)巖石試件制作方法

有效

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• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN107796679B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田成林;胡千庭;譚云亮;程國強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/36
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開了一種基于相似材料的非標(biāo)準(zhǔn)煤或非標(biāo)準(zhǔn)巖石試件制作方法，基于相同組分及比例的相似材料在相同成型參數(shù)下制成的相似材料密度相同，根據(jù)待制非標(biāo)準(zhǔn)試件高度計(jì)算其體積，進(jìn)而得到一定高度的待制非標(biāo)準(zhǔn)試件所需相似材料的質(zhì)量，將稱取好的一定質(zhì)量的相似材料填入成型模具并設(shè)定成型參數(shù)，最后進(jìn)行試件脫模、養(yǎng)護(hù)，完成非標(biāo)準(zhǔn)煤或非標(biāo)準(zhǔn)巖石試件的制作。本發(fā)明簡便、快捷，克服了試件難以切割以及切割過程中由于破損導(dǎo)致的成型率低甚至難以制成所需尺寸試件的缺點(diǎn)，可一次性完成任意尺寸試件的制作，試件成型率、精度均得到保證，具有較廣泛的推廣意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤巖試件制作方法，尤其涉及一種基于相似材料的非標(biāo)準(zhǔn)煤或非標(biāo)準(zhǔn)巖 石試件制作方法，屬于類巖石材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國，煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位。然而， 煤炭資源作為一種非可再生能源，其在我國地域分布不均以及地區(qū)需求不均使得我國的煤炭 資源面臨的形式也極為嚴(yán)峻，為滿足對煤炭資源高強(qiáng)度需求，我國的東部礦井不得不轉(zhuǎn)向深 部開采且開采深度逐年增加，近年來這種趨勢愈加明顯。隨著煤礦向深部開采，受高溫、高 地壓、高巖溶水以及瓦斯影響愈加顯著，一些礦井動力災(zāi)害既表現(xiàn)出煤與瓦斯突出的部分特 征，又有沖擊地壓的部分特征，兩種動力災(zāi)害互為共存、互相影響、相互復(fù)合。然而，沖擊、 突出兩種災(zāi)害復(fù)合、影響的程度到底如何，如何系統(tǒng)研究、分析量化他們之間的關(guān)系，目前 的研究鮮有報(bào)道。單純煤、巖研究已不能為類似工程災(zāi)害進(jìn)行有效指導(dǎo)，將煤、巖看成一個(gè) 整體的系統(tǒng)(小尺度上將非標(biāo)準(zhǔn)煤、巖試件按照一定比例組合制成標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行分析研究， 大尺度上配制相似材料開展大型相似模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)研究)進(jìn)行研究已成為分析煤礦復(fù)合 動力災(zāi)害的有效方法和合理手段。

然而，煤、巖尤其是煤由于節(jié)理裂隙高度發(fā)育造成試件難以加工成型，強(qiáng)度差異性較大， 因此選用天然煤、巖試件不能準(zhǔn)確的為煤、巖系統(tǒng)的量化研究提供可靠、有效保證。而基于 相似材料制作的煤或巖石試件可較好的克服這一難題。但目前基于相似材料制作試件通常是 標(biāo)準(zhǔn)試件，往往是將相似材料填滿模具壓制即可得到，考慮到不同組分及比例的材料壓實(shí)率 及壓潰力均不同，進(jìn)而導(dǎo)致利用這種制作方法制成的試件尺寸與標(biāo)準(zhǔn)件尺寸偏差較大，且對 于非標(biāo)準(zhǔn)煤或非標(biāo)準(zhǔn)巖石試件制作更是沒有一個(gè)合理、有效的參照。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于相似材料的非標(biāo)準(zhǔn)煤或非標(biāo)準(zhǔn)巖石試件制作 方法，基于相同組分及比例的相似材料在相同成型參數(shù)下制成的相似材料密度相同，根據(jù)待 制作試件高度計(jì)算得到待制作試件的質(zhì)量，稱取該質(zhì)量的相似材料填入模具并設(shè)定成型參數(shù)， 最后進(jìn)行試件脫模、養(yǎng)護(hù)即可完成非標(biāo)準(zhǔn)煤或非標(biāo)準(zhǔn)巖石試件的制作。為實(shí)現(xiàn)上述目的，采 用如下技術(shù)方案：

基于相似材料的非標(biāo)準(zhǔn)煤或非標(biāo)準(zhǔn)巖石試件制作方法，包含以下步驟：

(a)確定用于制作煤或巖石相似材料的組分及各組分的比例；

(b)根據(jù)步驟(a)將確定的一定組分及比例的相似材料混合并攪拌均勻，稱取質(zhì)量為m₁的相似材料填入成型模具并設(shè)定成型參數(shù)；

(c)試件脫模并測量質(zhì)量為m₁的相似材料的成型試件高度h₁，計(jì)算成型試件的密度ρ；

(d)根據(jù)研究需要制作高度為h₂的試件，稱取質(zhì)量為m₂的相似材料填入成型模具并壓 制成型；

(e)試件脫模、養(yǎng)護(hù)，制作完成。

進(jìn)一步，基于相似材料的非標(biāo)準(zhǔn)煤或非標(biāo)準(zhǔn)巖石試件制作方法，其特征是，步驟(b)中 所述成型參數(shù)包括加載方式、加載速度、成型壓力、保壓時(shí)間。

進(jìn)一步，基于相似材料的非標(biāo)準(zhǔn)煤或非標(biāo)準(zhǔn)巖石試件制作方法，其特征是，步驟(b)中 所述成型參數(shù)與步驟(d)中所述成型參數(shù)相同。