[發(fā)明專利]真三軸應(yīng)力下負(fù)壓抽采、增潤(rùn)一體化試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010158911.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111175467B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程衛(wèi)民;王剛;劉義鑫;孫路路;于巖斌;劉震;倪冠華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/22
• 分類號(hào): G01N33/22
• 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

本發(fā)明公開(kāi)了一種真三軸應(yīng)力下負(fù)壓抽采、增潤(rùn)一體化試驗(yàn)方法，包括原煤試樣準(zhǔn)備，底部帶注水孔和頂部帶抽采孔的原煤試樣；試樣在真三軸試驗(yàn)測(cè)試裝置上安裝；施加三軸應(yīng)力；施加負(fù)壓；注水試驗(yàn)；同組其它試驗(yàn)；整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。將帶注水孔和抽采孔的原煤試樣，置于真三軸試驗(yàn)測(cè)試裝置中進(jìn)行真三軸應(yīng)力下負(fù)壓抽采、增潤(rùn)一體化試驗(yàn)方法，在高瓦斯煤層抽采瓦斯的同時(shí)進(jìn)行注水潤(rùn)濕作業(yè)，既利用注水驅(qū)替瓦斯，提高瓦斯抽采率，又利用抽采孔負(fù)壓增大水力梯度，提高煤層注水潤(rùn)濕效果，為高瓦斯礦井降低瓦斯壓力與潤(rùn)濕降塵以及縮短煤層開(kāi)采時(shí)間提供理論依據(jù)，為工程實(shí)踐中科學(xué)選擇相關(guān)工藝參數(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤層瓦斯抽采模擬試方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種真三軸應(yīng)力下負(fù)壓抽采、增潤(rùn)一體化試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

隨淺部煤炭資源的日漸枯竭，深部煤炭資源成為開(kāi)發(fā)主體。但隨開(kāi)采深度增加，地應(yīng)力與瓦斯壓力都隨之增加，將直接導(dǎo)致煤層開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的煤塵濃度的大幅上升。回采前預(yù)先注水濕潤(rùn)煤體，是降低煤層開(kāi)采時(shí)粉塵產(chǎn)生量的最有效方法，是煤礦防塵的最基本、最主要的措施之一。煤體濕潤(rùn)效果的好壞主要反映在煤的潤(rùn)濕程度上(即煤的水分含量)，煤的潤(rùn)濕程度越高，煤層開(kāi)采時(shí)的產(chǎn)塵量就會(huì)越小，有利于煤礦防塵，反之，產(chǎn)塵量會(huì)越大，將增大煤礦防塵的難度。

現(xiàn)有注水效果好壞的評(píng)價(jià)，主要靠理論計(jì)算或數(shù)值模擬，主要流程是通過(guò)單個(gè)鉆孔煤層注水試驗(yàn)，測(cè)定注水鉆孔周?chē)后w含水率的變化，由此計(jì)算煤體濕潤(rùn)半徑，進(jìn)而確定煤層注水鉆孔的布置。但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中上述方法工序復(fù)雜，且以經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)為主，具有較大的不確定性。目前，已有成果均是將抽采孔利用為注水孔，即在瓦斯抽采結(jié)束后，重復(fù)利用其作為注水孔。然后，瓦斯?jié)B透率與水的滲透率不一致，其影響范圍不一致，僅僅靠重復(fù)利用無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)煤體潤(rùn)濕效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明擬提供一種真三軸應(yīng)力下負(fù)壓抽采、增潤(rùn)一體化試驗(yàn)方法，用于研究真三軸高應(yīng)力作用下，如何降低高瓦斯礦井瓦斯壓力，以及潤(rùn)濕降塵和縮短煤層開(kāi)采時(shí)間，從而選擇最佳技術(shù)參數(shù)，為工程實(shí)踐中科學(xué)選擇相關(guān)工藝參數(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

為此，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種真三軸應(yīng)力下負(fù)壓抽采、增潤(rùn)一體化試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

步驟一、原煤試樣制備；

選取原煤塊進(jìn)行切割打磨，使其斷面平整度在±0.02mm以內(nèi)，在原煤試樣頂面中心豎直打盲孔作為抽采孔，底面中心豎直打盲孔作為注水孔，在105±15°溫度下烘干24±4小時(shí)后，冷卻至常溫備用；

步驟二、試樣在真三軸試驗(yàn)測(cè)試裝置上安裝；

所述真三軸試驗(yàn)測(cè)試裝置包括主機(jī)、主機(jī)支撐組件、滑軌、滑軌支撐組件和伺服油缸，六套所述伺服油缸布置在主機(jī)外的上下、左右、前后方向，所述滑軌在主機(jī)下方前后延伸設(shè)置，且穿過(guò)主機(jī)后通過(guò)滑軌支撐組件支撐在地面上，所述主機(jī)包括鑄造成型的整體環(huán)形框架，所述整體環(huán)形框架的前后兩側(cè)開(kāi)孔，并在每個(gè)開(kāi)孔位置外側(cè)配備有蓋板，所述整體環(huán)形框架和蓋板圍成主機(jī)殼，主機(jī)內(nèi)腔用于放置原煤試樣，原煤試樣的上、下、左、右、前、后側(cè)外分別配備有試樣墊塊，位于下側(cè)的所述試樣墊塊下方設(shè)置有能在滑軌上前后移動(dòng)的試樣移動(dòng)支架；前后側(cè)的伺服油缸下方均設(shè)置有能在滑軌上前后移動(dòng)的油缸移動(dòng)支架，所述蓋板能隨著對(duì)應(yīng)側(cè)的伺服油缸一起移動(dòng)，上下左右側(cè)的伺服油缸固設(shè)在整體環(huán)形框架的對(duì)應(yīng)側(cè)外，伺服油缸的活塞桿前端居中位置處設(shè)置有載荷傳感器，所述載荷傳感器的前端穿過(guò)主機(jī)殼后安裝有壓頭；

將原煤試樣放入六塊試樣墊塊圍成的腔體內(nèi)并通過(guò)快鎖組合安裝后再結(jié)合試樣墊塊接縫處的棱邊密封膠密封成一個(gè)試樣密封墊，從而將原煤試樣密封其中；所述棱邊密封膠采用在需要密封的棱邊刷涂液態(tài)硅橡膠，待硅橡膠固化后便能實(shí)現(xiàn)試樣墊塊之間的密封；