[發(fā)明專利]一種具有弱沖擊傾向性的突出煤相似材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810113945.2
• 申請(qǐng)日: 2018-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN108164223B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫海濤;田成林;戴林超;楊慧明;王波;曹偈;文光才;趙旭生;孫東玲;楊杰;趙博;楊碩;翟博寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
• 主分類號(hào): C04B28/04
• 分類號(hào): C04B28/04
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開了一種具有弱沖擊傾向性的突出煤相似材料及其制備方法，相似材料包括煤粉、水泥、活性炭和水，水泥的重量和煤粉的重量比范圍為1:2.5?1:4；水的重量與煤粉和水泥的總重量比范圍為1:12.5?1:10；活性炭的重量和水的重量比范圍為0.2:1?0.4:1。方法包括：將各組分進(jìn)行混合并攪拌均勻，稱取攪拌均勻后的質(zhì)量為m₁的相似材料填入成型模具，設(shè)定成型參數(shù)進(jìn)行壓制；試件脫模并測(cè)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；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，設(shè)定成型參數(shù)進(jìn)行壓制；試件脫模、養(yǎng)護(hù)，制作完成。本發(fā)明所需材料種類少，成本低廉，具有廣泛的實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于類巖石材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有弱沖擊傾向性的突出煤相似材料及其制備方法。

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(duì)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(shì)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(dòng)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(dòng)力災(zāi)害互為共存、互相影響、相互復(fù)合。因此，深部含瓦斯煤層的突出-沖擊耦合特征需要進(jìn)一步深入研究。

考慮到煤本身節(jié)理裂隙高度發(fā)育，選用天然煤樣存在取樣成功率極低以及即使制取試件其力學(xué)特性也存在較大的離散性，很難對(duì)某些指標(biāo)開展具體的量化研究。采用相似材料配制與原煤力學(xué)特性相似的材料進(jìn)行研究已成為一種公認(rèn)的合理方法和有效手段。發(fā)明專利CN 103771781 A公開了一種用于煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)的相似材料及其制備方法，具體適用于模擬Ⅲ～Ⅴ類破壞煤的物理力學(xué)性質(zhì)及瓦斯吸附特性；發(fā)明專利CN 104694191A公開了一種含瓦斯煤相似材料及其制備方法，相似材料抗壓強(qiáng)度可調(diào)范圍達(dá)0.5-2.8MPa；發(fā)明專利CN 107117919 A公開了一種煤層相似材料及其制備方法，可實(shí)現(xiàn)抗壓強(qiáng)度在0.5-3.5MPa的調(diào)整；不難發(fā)現(xiàn)，以上主要基于軟煤的突出特性開展研究，較少考慮深部具有突出危險(xiǎn)性的含瓦斯煤層的沖擊特性。因此，需要研發(fā)新的相似材料及其制備方法，以期為礦井深部開采復(fù)合動(dòng)力災(zāi)害(突出-沖擊)的研究提供一種合理方法和有效手段。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種具有弱沖擊傾向性的突出煤相似材料及其制備方法，為礦井深部開采復(fù)合動(dòng)力災(zāi)害(突出-沖擊)的研究提供一種合理方法和有效手段。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種具有弱沖擊傾向性的突出煤相似材料，包括煤粉、水泥、活性炭和水，其中水泥的重量和煤粉的重量比范圍為1:2.5-1:4；水的重量與煤粉和水泥的總重量比范圍為1:12.5-1:10；活性炭的重量和水的重量比范圍為0.2:1-0.4:1。

進(jìn)一步，所述煤粉為粒度[0.250，0.425mm]和粒度0.180mm的混合物，其中粒度為[0.250，0.425mm]和0.180mm煤粉的重量比范圍為2:5-3:4。

進(jìn)一步，所述水泥為低堿性P.W52.5級(jí)水泥。

一種具有弱沖擊傾向性的突出煤相似材料的制備方法，采用所述的相似材料，具體方法包括：

步驟(a)、將確定的相似材料的各組分進(jìn)行混合并攪拌均勻，稱取攪拌均勻后的質(zhì)量為m₁的相似材料填入成型模具，設(shè)定成型參數(shù)進(jìn)行壓制；

步驟(b)、試件脫模并測(cè)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；