[發(fā)明專(zhuān)利]井下煤層軟分層模擬復(fù)制的方法及小型軟分層壓制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711414323.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108088718B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張超杰;田世祥;蔣旭;唐俊;陳裕佳;李曉偉;楊丁丁;李傲;胡銀鵬;蔣承林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 徐州恒安煤礦技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N1/28
• 分類(lèi)號(hào): G01N1/28;G01N33/22
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專(zhuān)利事務(wù)所 32220
• 代理人: 董開(kāi)龍

1.一種井下煤層軟分層模擬復(fù)制的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：

a．先在煤礦現(xiàn)場(chǎng)采集煤層軟分層表層之下的團(tuán)塊狀煤樣，置于保濕的容器中，邊上用松散煤樣充填，帶上地面；

b．用全自動(dòng)密度儀和水分測(cè)定儀測(cè)定團(tuán)塊狀煤樣的視密度ρ₁和水分Mad₁；

c．將剩余煤樣在密閉環(huán)境下篩分到6 mm以下，加入到小型軟分層壓制裝置的缸體（2）中，用千斤頂頂在壓柱（3）上對(duì)該煤樣施加一定的壓應(yīng)力壓制成型，并保持半小時(shí)；

d．再根據(jù)該煤層在煤礦現(xiàn)場(chǎng)的賦存深度，計(jì)算出平均地應(yīng)力，由千斤頂向缸體（2）中的煤樣施加平均地應(yīng)力，穩(wěn)定4～8小時(shí)；在保持壓力穩(wěn)定時(shí)擰下缸體（2）側(cè)面的封堵螺栓（4），通過(guò)卡簧（5）帶出定向堵頭（6），從取樣口用皮帶沖子旋轉(zhuǎn)取樣，測(cè)定其無(wú)應(yīng)力狀態(tài)煤樣的視密度ρ₂；

e．重復(fù)c和d步驟，施加不同的壓應(yīng)力成型，能夠得到成型壓應(yīng)力不同但地應(yīng)力相同時(shí)的各無(wú)應(yīng)力狀態(tài)煤樣的視密度ρ₂；

將這些測(cè)得的煤樣視密度ρ₂與現(xiàn)場(chǎng)的原煤樣的視密度ρ₁進(jìn)行比較，與其視密度ρ₁最接近時(shí)煤樣的成型壓應(yīng)力P就是最佳的壓制該軟分層的成型壓應(yīng)力；

步驟二：

從現(xiàn)場(chǎng)采集大量的軟分層煤樣，運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室后，篩分至預(yù)設(shè)尺寸以下，測(cè)定其水分，再灑入定量的水?dāng)嚢瑁?/p>

根據(jù)水分和視密度與現(xiàn)場(chǎng)軟分層一致的原則，在大型軟分層壓制成型裝置加壓成型，再施加該煤層的平均地應(yīng)力；

抽真空，充上不同壓力的瓦斯，就能夠得到不同突出危險(xiǎn)的軟分層模擬復(fù)制煤層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下煤層軟分層模擬復(fù)制的方法，其特征在于，

加入到小型軟分層壓制裝置的缸體中煤樣重量以加壓成型后超過(guò)取樣口高度為限，為保證煤樣成型的均勻性，可以分次加入煤樣，每次煤樣的成型高度控制在10mm以?xún)?nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下煤層軟分層模擬復(fù)制的方法，其特征在于，

步驟二具體方法如下：

a．從煤礦現(xiàn)場(chǎng)采集該煤層軟分層煤樣，運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室后篩至6 mm以下；再測(cè)定其水分Mad₂，與原煤樣的水分Mad₁比較，將所缺失的水撒入煤樣中，充分?jǐn)嚢韬笱b入密封桶中備用；

b．分次定量稱(chēng)取密封桶中的煤樣，將一次定量稱(chēng)取的煤樣放入大型軟分層壓制成型裝置中，將整個(gè)裝置推入到大型壓力機(jī)內(nèi)，確保整個(gè)裝置的受力中心與壓力機(jī)的中心一致；

c．通過(guò)壓力機(jī)向突出模擬實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)的煤樣加壓，所加的壓應(yīng)力就是根據(jù)前面由步驟一中第e步得到的成型壓應(yīng)力P，將突出模擬實(shí)驗(yàn)裝置中一次加入的煤樣壓實(shí)，穩(wěn)壓半小時(shí)，確保壓制的煤體中空氣完全逸出，繼續(xù)向突出模擬實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)添加等量的煤樣并壓實(shí)，如此反復(fù)多次，直至將突出模擬實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)逐次壓實(shí)的煤樣達(dá)到設(shè)定的厚度；

d．對(duì)突出模擬實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)的煤樣抽真空，之后將壓力機(jī)施加在煤層上的壓應(yīng)力設(shè)為該煤層的平均地應(yīng)力，這時(shí)，突出模擬實(shí)驗(yàn)裝置中壓實(shí)的煤樣就成為一塊與現(xiàn)場(chǎng)軟分層相似的煤體，再向煤樣中充入一定壓力的瓦斯氣體，持續(xù)吸附平衡48小時(shí)后，即可供測(cè)定其突出參數(shù)及進(jìn)行突出模擬。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下煤層軟分層模擬復(fù)制的方法，其特征在于：分次定量稱(chēng)取加入到大型軟分層壓制成型裝置中煤樣為10-16kg。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下煤層軟分層模擬復(fù)制的方法，其特征在于：對(duì)突出模擬實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)的煤樣抽真空，抽真空的時(shí)間為12小時(shí)。