[發(fā)明專利]非均布荷載作用下頂板強(qiáng)度影響煤層變形試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810949230.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN109085052B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉義鑫;程衛(wèi)民;王剛;于巖斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/02
• 分類號(hào): G01N3/02;G01N3/08;G01N3/12
• 代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50240
• 代理人: 譚小容

1.一種非均布荷載作用下頂板強(qiáng)度影響煤層變形試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、制作試驗(yàn)裝置；

所述試驗(yàn)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(shè)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(shè)置有若干透明材質(zhì)的前壓板(3)，從而使密封腔體(1)的凹口部構(gòu)成試件放置腔(6)；

每個(gè)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(duì)應(yīng)的前壓板(3)相連，每個(gè)前壓板(3)對(duì)應(yīng)的前壓桿(4)各自獨(dú)立控制，并通過依次卸載模擬工作面的掘進(jìn)速度；所述試件放置腔(6)的左側(cè)、右側(cè)、后側(cè)分別配備有一塊側(cè)壓板(7)，側(cè)壓板(7)的首端插入到密封腔體(1)的對(duì)應(yīng)側(cè)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(cè)壓板(7)分別配備有一根側(cè)壓桿(8)，側(cè)壓桿(8)由外向內(nèi)穿過密封腔體(1)與側(cè)壓板(7)的末端相連；所述試件放置腔(6)及透明盒(2)的內(nèi)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(shè)置有若干上壓板(10)，每個(gè)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(jié)構(gòu)，每個(gè)上壓板(10)對(duì)應(yīng)的上壓桿(11)各自獨(dú)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(cè)壁上開有流體入孔(12)，透明盒(2)的側(cè)壁上開有流體出孔(13)；

步驟二、準(zhǔn)備煤粉，將原煤破碎研磨至要求粒徑范圍，通過震動(dòng)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(jìn)行混合，并按比例添加煤粉粘結(jié)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(yàn)裝置的試件放置腔(6)內(nèi)；

步驟五、施加三軸應(yīng)力，對(duì)試驗(yàn)裝置的左、右、后方的側(cè)壓桿(8)以及前壓桿(4)、上壓桿(11)施加應(yīng)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(yàn)裝置內(nèi)注入瓦斯氣體，瓦斯氣體通過左、右、后方側(cè)壓板(7)上的透氣孔(7a)進(jìn)入型煤試件內(nèi)部，使型煤試件內(nèi)部形成一定的瓦斯壓力并保持注氣壓力不變后進(jìn)入下一步；

步驟七、進(jìn)行試驗(yàn)，將前壓板(3)由左至右或由右至左按照設(shè)置的應(yīng)力或位移變化速率向遠(yuǎn)離型煤試件的方向依次后撤，通過記錄左、右、后方側(cè)壓板(7)和上壓板(10)不同位置處位移量，獲得煤層變形數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄流體出孔(13)瓦斯流量變化；

步驟八、同組其他試驗(yàn)，更換不同強(qiáng)度的上墊板(9)，重復(fù)步驟四至步驟七；

步驟九、整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非均布荷載作用下頂板強(qiáng)度影響煤層變形試驗(yàn)方法，其特征在于：步驟八中，采用單軸抗壓強(qiáng)度分別為30Mpa、50Mpa、70Mpa的上墊板(9)進(jìn)行同組其他試驗(yàn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非均布荷載作用下頂板強(qiáng)度影響煤層變形試驗(yàn)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(yīng)地，步驟一中，所述試件放置腔(6)也為600mm×600mm×100mm的方形腔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非均布荷載作用下頂板強(qiáng)度影響煤層變形試驗(yàn)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(shí)。