[發明專利]層理面粗糙度影響開采煤層變形與滲透性試驗方法

有效

• 申請號: 201810948240.2
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN108871905B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 劉義鑫;程衛民;江成浩;韓耀中
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N33/22
• 代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務所(普通合伙) 50240
• 代理人: 譚小容

1.一種層理面粗糙度影響開采煤層變形與滲透性試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、制作試驗裝置；

所述試驗裝置包括“凹”字形的密封腔體（1），所述密封腔體（1）的凹口朝向前方，在密封腔體（1）的前方設置有與凹口部等高、等寬的透明盒（2），所述透明盒（2）的后部、頂部均敞開并正好與凹口部相連接，所述透明盒（2）與密封腔體（1）共用同一底板（5），且密封腔體（1）的凹口部與透明盒（2）之間左右緊挨地設置有若干透明材質的前壓板（3），從而使密封腔體（1）的凹口部構成試件放置腔（6）；

每個所述前壓板（3）均配備有前壓桿（4），前壓桿（4）由前向后穿過透明盒（2）與各自對應的前壓板（3）相連，每個前壓板（3）對應的前壓桿（4）各自獨立控制，并通過依次卸載模擬工作面的掘進速度；所述試件放置腔（6）的左側、右側、后側分別配備有一塊側壓板（7），側壓板（7）的首端插入到密封腔體（1）的對應側壁上，并在首端開有透氣孔（7a）用于連通試件放置腔（6）與密封腔體（1），每塊側壓板（7）分別配備有一根側壓桿（8），側壓桿（8）由外向內穿過密封腔體（1）與側壓板（7）的末端相連；所述試件放置腔（6）及透明盒（2）的內壁上緣共用同一上墊板（9），所述上墊板（9）上方前后緊挨地設置有若干上壓板（10），每個上壓板（10）均配備有上壓桿（11），上壓桿（11）的端頭采用兩塊夾板（11a）之間安裝球形滾珠（11b）的結構，每個上壓板（10）對應的上壓桿（11）各自獨立控制，并通過施加不同的載荷，以反映煤層頂板在非均布載荷下的不均勻變形；

所述密封腔體（1）的側壁上開有流體入孔（12），透明盒（2）的側壁上開有流體出孔（13）；

步驟二、準備煤粉，將原煤破碎研磨至要求粒徑范圍，通過震動篩將研磨后煤粉篩分并烘干備用；

步驟三、型煤試件制備，將煤粉按照粒徑配比要求進行混合，并按比例添加煤粉粘結劑后攪拌均勻，將煤粉裝入模具壓制成方形塊的型煤試件；

步驟四、型煤試件安裝，將壓制好的型煤試件放入試驗裝置的試件放置腔（6）內；

步驟五、施加三軸應力，對試驗裝置的左、右、后方的側壓桿（8）以及前壓桿（4）、上壓桿（11）施加應力，使型煤試件受到三軸約束；

步驟六、施加瓦斯壓力，通過流體入孔（12）向試驗裝置內注入瓦斯氣體，瓦斯氣體通過左、右、后方側壓板（7）上的透氣孔（7a）進入型煤試件內部，使型煤試件內部形成一定的瓦斯壓力并保持注氣壓力不變后進入下一步；

步驟七、進行試驗，將前壓板（3）由左至右或由右至左按照設置的位移變化速率或應力向遠離型煤試件的方向依次后撤，通過記錄左、右、后方側壓板（7）和上壓板（10）不同位置處位移量，獲得煤層變形數據，同時記錄流體出孔（13）瓦斯流量變化；

步驟八、同組其他試驗，更換不同表面粗糙度的上墊板（9），并重新壓制上表面與上墊板（9）下表面粗糙度吻合的型煤試件，重復步驟四至步驟七；

步驟九、整理試驗數據。

2.根據權利要求1所述的層理面粗糙度影響開采煤層變形與滲透性試驗方法，其特征在于：步驟三中，所述型煤試件為600mm×600mm×100mm的方形塊，相應地，步驟一中，所述試件放置腔（6）也為600mm×600mm×100mm的方形腔。

3.根據權利要求1所述的層理面粗糙度影響開采煤層變形與滲透性試驗方法，其特征在于：步驟二中,原煤破碎研磨后在105～110℃烘干22～26小時。

4.根據權利要求1所述的層理面粗糙度影響開采煤層變形與滲透性試驗方法，其特征在于：步驟三中，型煤試件壓制時采用的壓板表面粗糙度及形貌特征與上墊板（9）下表面粗糙粗糙度及形貌特征一致。