[發(fā)明專利]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?zhí)枺?/td>: 201711414323.5
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108088718B
• 公開（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（專利權(quán)）人: 徐州恒安煤礦技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N33/22
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務(wù)所 32220
• 代理人: 董開龍

一種井下煤層軟分層模擬復(fù)制的方法，即采集井下煤層軟分層的原煤樣，保濕處理后，在實(shí)驗(yàn)室測定其視密度及水分；將軟分層煤樣加入到小型軟分層壓制裝置中，施加不同壓力壓制成型，并施加該煤層平均地應(yīng)力；取出煤樣后測定其無應(yīng)力狀態(tài)的視密度，與實(shí)際軟分層視密度進(jìn)行比較，可得該軟分層的成型壓應(yīng)力；從井下采集軟分層煤樣，篩分至預(yù)設(shè)尺寸后測定水分；加入定量的水?dāng)嚢瑁诖笮蛙浄謱訅褐瞥尚脱b置中加壓成型，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，即得到不同突出危險的軟分層模擬復(fù)制煤層，為檢測該煤層對突出預(yù)測指標(biāo)的敏感性及突出臨界值提供了有利的條件。本發(fā)明方法簡單方便，容易操作，可靠準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種井下煤層軟分層模擬復(fù)制的方法，是一種根據(jù)現(xiàn)場煤層實(shí)測參數(shù)復(fù)制模擬實(shí)際煤層軟分層的方法。

背景技術(shù)

眾所周知,煤與瓦斯突出是煤礦井下的主要動力災(zāi)害之一，發(fā)生突出的后果十分嚴(yán)重，目前突出的機(jī)理、預(yù)測指標(biāo)及其臨界值都在不斷的探索中，特別是在機(jī)理研究未取得重大突破之前，預(yù)測指標(biāo)及其臨界值的研究就顯得尤為重要，需要大量的現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，而目前的法律法規(guī)已經(jīng)不允許煤礦井下發(fā)生突出，礦井和研究機(jī)構(gòu)都無法承擔(dān)發(fā)生突出的后果，沒有條件直接對突出進(jìn)行觀測，所以目前主要在實(shí)驗(yàn)室開展突出預(yù)測指標(biāo)及其臨界值的研究工作，以便把研究得到的預(yù)測指標(biāo)及其臨界值直接用于現(xiàn)場。

實(shí)驗(yàn)室研究突出預(yù)測指標(biāo)及其臨界值離不開突出模擬實(shí)驗(yàn)，即從現(xiàn)場采集突出煤層的煤樣，加水?dāng)嚢柙趬毫C(jī)下壓制成型，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各種突出參數(shù)測定及突出模擬的實(shí)驗(yàn)。但是煤樣中的水分和成型壓力對參數(shù)測定及突出模擬的結(jié)果影響很大，成型壓力會影響煤樣的孔隙結(jié)構(gòu)分布，孔隙結(jié)構(gòu)分布在很大程度反映著煤吸附和解吸瓦斯的能力，孔隙越多，吸附和解吸瓦斯的能力越強(qiáng)，反之則越小，水分的大小同樣影響煤吸附和解吸瓦斯的能力。

目前實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行突出模擬實(shí)驗(yàn)時煤樣添加的水分和成型壓力并沒有明確的規(guī)定，往往是憑經(jīng)驗(yàn)和估計(jì)。從現(xiàn)場采集來的煤樣一般破碎到2mm以下，加入不同的水分?jǐn)嚢杈鶆蚝笤诓煌尚蛪毫ο聣褐疲⒔Y(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的改變。這種模擬主要用于掌握參數(shù)與突出之間的一般規(guī)律，由此獲得的規(guī)律及突出臨界值能否直接用于煤礦現(xiàn)場，需要大量的實(shí)踐檢驗(yàn)。但是，如果能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬復(fù)制一種在密度、水分及微結(jié)構(gòu)與某個現(xiàn)場軟分層性質(zhì)相近的煤層。在這種軟分層上進(jìn)行試驗(yàn)，獲得參數(shù)與突出之間的規(guī)律及臨界值，就能夠保證這種臨界值可以直接用于指導(dǎo)現(xiàn)場的突出預(yù)測工作。

在現(xiàn)場以往的突出預(yù)測過程中也常常遇到一種預(yù)測指標(biāo)在一個煤層中敏感，而在另一個煤層中又不敏感的情況，它表明這些煤層之間差異較大，這些預(yù)測指標(biāo)與煤層的特性相關(guān)，其敏感性及臨界值會隨著煤層的不同而變化。因此，要檢測哪個預(yù)測指標(biāo)在某個實(shí)際煤層是否敏感，以及獲得該指標(biāo)在該煤層的突出臨界值，就必須對該煤層中的軟分層進(jìn)行準(zhǔn)確有效的模擬復(fù)制，獲得與實(shí)際煤層軟分層性質(zhì)相同的模擬煤層，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行突出預(yù)測指標(biāo)及其臨界值的測定。這樣的預(yù)測指標(biāo)及臨界值可以直接用于該煤層的突出預(yù)測，為避免突出的危害、保證煤礦的安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便的模擬復(fù)制實(shí)際煤層軟分層的方法。

本發(fā)明按以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種井下煤層軟分層模擬復(fù)制的方法，包括如下步驟：

步驟一：在現(xiàn)場采集煤層軟分層的原煤樣，保濕處理后，在實(shí)驗(yàn)室測定其視密度及水分；再將軟分層煤樣，加入到小型軟分層壓制裝置中，施加不同壓力壓制成型后，并施加該煤層平均地應(yīng)力；取出煤樣，測定其無應(yīng)力狀態(tài)的視密度，將其與實(shí)際軟分層煤樣進(jìn)行比較，可得該軟分層的成型壓應(yīng)力；

步驟二：從現(xiàn)場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，測定其水分，再灑入定量的水?dāng)嚢瑁桓鶕?jù)水分和視密度與現(xiàn)場軟分層一致的原則，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的軟分層模擬復(fù)制煤層。