[發明專利]一種制備含水煤巖樣的裝置、方法及含水煤巖樣的應用

在審

• 申請號: 202211096555.1
• 申請日: 2022-09-08
• 公開（公告）號: CN115452534A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 翟儼偉;劉志武;蔣定國;劉勤裕;趙曉凡;任柱安;郭釗洋
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: G01N1/30
• 分類號: G01N1/30;G01N1/31;G01N3/30
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 紀贊

一種制備含水煤巖樣的裝置、方法及含水煤巖樣的應用，屬于煤巖樣制備技術領域，克服現有技術中的含水煤巖樣制備效率低的缺陷。本發明制備含水煤巖樣的裝置包括盛水容器、時間傳感器和溢流管；所述溢流管設置在所述盛水容器上部；所述時間傳感器用于記錄煤巖樣的吸水時間。采用本發明的裝置制含水煤巖樣時，煤巖樣吸水穩定。

技術領域

本發明屬于煤巖樣制備技術領域，具體涉及一種制備含水煤巖樣的裝置、方法及含水煤巖樣的應用。

背景技術

隨著我國煤礦高強度的開采，目前我國東部和中部地區的煤礦陸續進入深部開采，地應力、采動應力和瓦斯壓力顯著增大，煤層賦存地質條件復雜多變，沖擊地壓、煤與瓦斯突出等礦井動力災害日趨嚴重。深部煤巖工程處于“三高一擾動”的應力狀態，煤層開采過程中，受上覆巖層內厚層堅硬巖層垮落、井下爆破等產生的震動應力波的擾動，采煤工作面前方煤巖體受到超前支承壓力、側向支承壓力等采動形成的動靜載荷作用，當巷道圍巖動靜載荷超過煤巖體的動態強度時，井下出現大能量礦震，甚至誘發沖擊地壓事故。

為預防和治理沖擊地壓礦井，對運輸平巷兩幫煤層進行深孔注水軟化，減小煤體的粘結力，改變煤的物理力學性質，降低煤體抗壓強度和彈性模量，增加煤體塑性，減小煤體脆性，促使運輸平巷圍巖的高應力向深部圍巖轉移，降低和減弱煤層的沖擊傾向性。目前煤礦煤層深孔注水已經成為沖擊地壓防治的有效措施之一，在我國沖擊地壓礦井得到了廣泛應用。作為應用基礎研究，國內外許多學者對含水煤和巖石的動、靜態力學特性進行了大量霍普金森壓桿(SHPB)沖擊壓縮試驗研究，但對沖擊地壓礦井不同含水率煤樣的動態力學性質研究的不足。

目前我國室內進行的煤巖吸水性試驗中試樣浸泡時間間隔為24h，當試件首次浸泡24h后取出稱濕重，之后間隔24h取出稱濕重，根據試件烘干后的重量和不同浸泡時間時的濕重量，計算出不同浸泡天數時試件的含水率，最后一次的重量作為試件吸水后的最終質量。但目前對不同含水率煤巖樣的制作裝備、制作方法等沒有國家和行業標準，我國室內進行的煤巖吸水性試驗是在盛水容器中進行，不同研究人員主要依靠所在實驗室的設備條件，采用不同形狀和體積的盛水容器進行吸水試驗。試驗期間間隔2h注水一次，保證盛水容器中液面高出試件100～200mm，但盛水容器液面高度時常發生變化，試件表面液體壓力發生變化，因此用于沖擊壓縮試驗的不同含水率煤樣的制作時存在試件吸水性能不穩定的問題，直接影響到含水煤巖樣的制作效果：制備目標含水煤巖樣時無規律可循，煤巖樣需要多次浸泡取出稱重，不同含水煤巖樣制備效率較低，制作的精度難以滿足煤巖樣動態力學性質試驗要求。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的含水煤巖樣制備效率低的缺陷，從而提供一種制備含水煤巖樣的裝置、方法及含水煤巖樣的應用。

為此，本發明提供了以下技術方案。

第一方面，本發明提供了一種制備含水煤巖樣的裝置，包括盛水容器、時間傳感器和溢流管；

所述溢流管設置在所述盛水容器上部；

所述時間傳感器用于記錄煤巖樣的吸水時間。

進一步的，所述盛水容器中設置有用于放置煤巖樣的承載臺，所述承載臺可上下調節。

進一步的，所述承載臺包括支撐架、支撐網和玻璃棒；

所述支撐架可拆卸的固定在盛水容器底部，所述支撐架可上下調節；

所述支撐網設置在所述支撐架上方，所述玻璃棒設置在支撐網上。

進一步的，所述含水煤巖樣制備裝置還包括排水管和控制單元，所述排水管設置在所述盛水容器下部。

進一步的，還包括干燥裝置和稱量裝置。

第二方面，本發明還提供了一種含水煤巖樣制備的方法，采用上述制備含水煤巖樣的裝置，包括以下步驟：