[發明專利]類巖石相似材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011119285.2
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112480601B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 崔春陽;齊慶新;李海濤;李春元;楊冠宇;王守光;賀小凡
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L93/04;C08K3/34;C08J9/04;G01N1/28;G01N23/046
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

本發明公開了一種類巖石相似材料及其制備方法。該制備方法包括：獲取目標巖石的骨料成分和骨料膠結劑體積占比；根據骨料成分，將相應質量的第一環氧樹脂、第一松香和第一固化劑混合、攪拌和固化后，破碎至與目標巖石的骨料平均顆粒直徑相同的程度，得到環氧樹脂骨料；根據類巖石相似材料的強度比尺，將相應質量的第二環氧樹脂、第二松香和第二固化劑混合和攪拌后，得到液態的環氧樹脂膠結劑；根據骨料膠結劑體積占比，將相應質量的環氧樹脂骨料和環氧樹脂膠結劑混合、攪拌和固化后，得到類巖石相似材料。該方法采用環氧樹脂制備類巖石相似材料，制備的類巖石相似材料具有密度低、強度低的優點，在破壞過程中產生的沖擊能量也較小，安全性更高。

技術領域

本發明涉及相似材料技術領域，特別涉及一種類巖石相似材料及其制備方法。

背景技術

目前，在煤炭開采的相關研究中，往往需要開展關于巖石破壞過程的動力模擬試驗，試驗中需要將相似材料制成相似模型，然后觀測相似模型在外界作用下的變形破壞情況等，并可根據相似準則推導出巖石的變形破壞情況，為煤炭開采工程的設計提供科學依據。然而，相關技術中相似材料的密度和強度均較高，試驗中相似模型破壞過程中產生的沖擊能量也較大，給現場人員與施工作業帶來較大的安全隱患。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種類巖石相似材料的制備方法，采用環氧樹脂制備類巖石相似材料，制備的類巖石相似材料具有密度低、強度低的優點，從而該類巖石相似材料制成的相似模型在破壞過程中產生的沖擊能量也較小，保障了現場人員與施工作業的安全。

本發明的第二個目的在于提出一種類巖石相似材料。

為達到上述目的，本發明第一方面實施例提出了一種類巖石相似材料的制備方法，包括：獲取目標巖石的骨料成分和骨料膠結劑體積占比；根據所述骨料成分，將相應質量的第一環氧樹脂、第一松香和第一固化劑混合、攪拌和固化后，破碎至與所述目標巖石的骨料平均顆粒直徑相同的程度，得到環氧樹脂骨料；根據類巖石相似材料的強度比尺，將相應質量的第二環氧樹脂、第二松香和第二固化劑混合和攪拌后，得到液態的環氧樹脂膠結劑；根據所述骨料膠結劑體積占比，將相應質量的所述環氧樹脂骨料和所述環氧樹脂膠結劑混合、攪拌和固化后，得到所述類巖石相似材料。

本發明實施例的類巖石相似材料的制備方法，能夠根據環氧樹脂、松香和固化劑分別制備環氧樹脂骨料和液態的環氧樹脂膠結劑，然后根據目標巖石的骨料膠結劑體積占比，將環氧樹脂骨料和環氧樹脂膠結劑混合、攪拌和固化后得到類巖石相似材料，相較于相關技術中大多采用水泥石膏砂類材料制備類巖石相似材料，該方法采用環氧樹脂制備類巖石相似材料，制備的類巖石相似材料具有密度低、強度低的優點，從而該類巖石相似材料制成的相似模型在破壞過程中產生的沖擊能量也較小，保障了現場人員與施工作業的安全。

另外，根據本發明上述實施例提出的類巖石相似材料的制備方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一個實施例中，所述方法還包括：獲取所述目標巖石的孔隙率；在所述環氧樹脂骨料和所述環氧樹脂膠結劑混合、攪拌的過程中，根據所述孔隙率添加相應質量的發泡劑或消泡劑。

在本發明的一個實施例中，所述根據所述骨料成分，將相應質量的第一環氧樹脂、第一松香和第一固化劑混合、攪拌和固化，包括：根據所述骨料成分確定所述第一環氧樹脂、所述第一松香和所述第一固化劑的第一質量比；根據所述環氧樹脂骨料的需求總質量和所述第一質量比確定所述第一環氧樹脂、所述第一松香和所述第一固化劑的第一需求質量；根據所述第一需求質量將相應質量的所述第一環氧樹脂、所述第一松香和所述第一固化劑混合、攪拌和固化。

在本發明的一個實施例中，所述方法還包括：獲取動力模擬實驗的尺寸比尺；根據所述動力模擬實驗的尺寸比尺和高分子材料的密度比尺，采用動力相似準則，計算得到所述類巖石相似材料的強度比尺。