[發(fā)明專利]一種物理相似模擬實驗材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910555487.2
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110256036B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊濤;閆醫(yī)慧;張杰;蔡維山;蔡寶山
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: C04B28/26
• 分類號: C04B28/26
• 代理公司: 西安新創(chuàng)通知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61267
• 代理人: 線飛祥

本發(fā)明公開了一種物理相似模擬實驗材料，物理相似模擬實驗材料按照重量份數(shù)主要由以下原料制備而成：河沙100份、水泥6?10份、水玻璃2?6份和淀粉2?6份。本發(fā)明還公開了一種物理相似模擬實驗材料的制備方法。本發(fā)明的相似材料具有物理力學(xué)性能可控、可模擬煤層開采時上覆巖層自然垮落，模擬相似度高、制作工藝簡單、養(yǎng)護時間短、原料來源廣、環(huán)保和成本低等特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種物理相似模擬實驗材料及其制備方法。

背景技術(shù)

相似模擬試驗具有研究周期短、成本低、成果形象直觀等特點，可以對影響因素進行重復(fù)分析，是煤礦開采室內(nèi)研究的重要手段。相似模擬試驗在煤層開采過程中的巖層移動與覆巖破壞規(guī)律研究中，己得到較廣泛的應(yīng)用。相似模擬試驗中模型材料是用與原型力學(xué)性質(zhì)相似的材料，按一定比例關(guān)系鋪設(shè)而成的模型，它具有原型結(jié)構(gòu)的全部或主要特征。相似材料的選擇、配比對模型材料的物理力學(xué)性質(zhì)有很大影響，對模型試驗的成功與否起著決定性作用。現(xiàn)實驗室內(nèi)相似材料大多為水泥、石膏、大白粉組合而成，其相似材料強度較高，很難模擬軟弱巖層且在試驗中模擬煤層開采時上覆巖層難以自然垮落，因此需要一種能夠模擬軟弱巖層相似材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種用于模擬煤層開采時上覆 巖層自然垮落的物理相似模擬實驗材料，本相似材料具有物理力學(xué)性能可控、可模擬煤層開采時上覆巖層自然垮落，模擬相似度高、制作工藝簡單、養(yǎng)護時間短、原料來源廣、環(huán)保和成本低等特點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于模擬煤層開采時上覆 巖層自然垮落的物理相似模擬實驗材料，其特征在于：所述物理相似模擬實驗材料按照重量份數(shù)主要由以下原料制備而成：河沙100份、水泥6-10份、水玻璃2-6份和淀粉2-6份，所述水泥為525號優(yōu)質(zhì)灰色硅酸鹽水泥，所述水玻璃為模數(shù)是2.5的水玻璃。

上述的一種用于模擬煤層開采時上覆 巖層自然垮落的物理相似模擬實驗材料，其特征在于：所述河沙的粒徑≤0.8mm且級配均勻。

上述的一種用于模擬煤層開采時上覆 巖層自然垮落的物理相似模擬實驗材料，其特征在于：所述淀粉為馬鈴薯淀粉。

本發(fā)明還公開了一種上述用于模擬煤層開采時上覆 巖層自然垮落的物理相似模擬實驗材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、利用不同型號的不銹鋼篩子按所需粒徑篩分出河沙；

步驟二、利用電子秤，按照重量份配比分別稱取河沙、水泥、水玻璃和淀粉；

步驟三、將步驟二中稱取的河沙、水泥和淀粉放置于容器或者攪拌機中混合并攪拌均勻；

步驟四、向步驟三中攪拌均勻的物料中，按照重量份配比加入水玻璃和適量的水，然后手動或者通過攪拌機進行充分?jǐn)嚢瑁?/p>

步驟五、將步驟四中攪拌后的物料裝入標(biāo)準(zhǔn)巖石試件模具中，再通過人工搗實成試件或者機械壓實成試件；

步驟六、將步驟五中搗實或者壓實的試件靜置1min后脫模，將脫模后的試件在室溫下養(yǎng)護7天。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點。

1、本發(fā)明采用水泥和水玻璃作為膠結(jié)劑替換原有的水泥、大白粉和石膏等作為膠結(jié)劑，其強度可很好的模擬軟弱巖層和試驗中煤層開采時上覆巖層的自然垮落。

2、本發(fā)明可通過水泥配比變化，改變試件的物理力學(xué)性能 ，對于較軟弱巖層，模擬相似度高。

3、本發(fā)明試件的制作工藝簡單、養(yǎng)護時間短。

4、本發(fā)明試件制作的原料環(huán)保、來源廣、成本低。

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步的詳細描述。

附圖說明