一種現(xiàn)場即時測試煤體脆性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層開采往往伴隨著動力現(xiàn)象，如煤與瓦斯突出、沖擊地壓、煤爆等，主要原因之一是煤層具有脆性。隨著礦井開采深度的增加，煤層的這種脆性引發(fā)的動力災(zāi)害越來越嚴(yán)重。同時由于礦井開采的邊界條件的復(fù)雜化，地質(zhì)構(gòu)造、斷層等引發(fā)的動力災(zāi)害與現(xiàn)象更加嚴(yán)重。在大的動力災(zāi)害發(fā)生前，能夠?qū)﹂_采的煤層進(jìn)行全程檢測，發(fā)現(xiàn)煤層脆性分布情況，然后采取必要措施，是治理動力現(xiàn)象的前提。
[0003]煤層與巖石脆性測試一般在實驗室用壓力機進(jìn)行，先取試樣，做成六面平整的標(biāo)準(zhǔn)的試件(高100mm、直徑50mm ;高100mm、長與寬50mm)，然后在壓力機上進(jìn)行常規(guī)試驗。這種常規(guī)實驗條件苛刻復(fù)雜，而且這樣測試的結(jié)果只能代表煤層與巖石的脆性，不是煤層與巖體的脆性，其結(jié)果大于現(xiàn)場煤體的脆性值，對指導(dǎo)安全生產(chǎn)產(chǎn)生差異性。特別是對于沖擊地壓危險煤層，在巷道掘進(jìn)過程就出現(xiàn)煤炮等動力現(xiàn)象，發(fā)生在巷道掘進(jìn)時的沖擊煤層動力災(zāi)害的危險性不斷增加，如果提前預(yù)知煤層脆性的細(xì)微變化，做到分區(qū)域預(yù)知沖擊傾向性煤層的脆性，對防治沖擊地壓具有積極作用。因此發(fā)明一種對構(gòu)造區(qū)、高應(yīng)力、大埋深條件下的沖擊煤層進(jìn)行現(xiàn)場即時測試脆性的方法具有重大現(xiàn)實意義。
[0004]發(fā)明目的
[0005]本發(fā)明的目的是針對目前煤礦動力災(zāi)害難以即時判斷危險區(qū)域現(xiàn)實，提出一種簡單、易行的現(xiàn)場即時測試煤體脆性的方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0007]一種現(xiàn)場即時測試煤體脆性的方法，其特征在于，步驟如下:
[0008]第一步、圈定測試區(qū)域
[0009]在煤層巷道掘進(jìn)過程中，根據(jù)巷道變形、動力顯現(xiàn)特征和出現(xiàn)的構(gòu)造展布情況通過類比、分析，結(jié)合地應(yīng)力測試數(shù)據(jù)和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，劃分出在以后開采煤層時可能發(fā)生動力現(xiàn)象的危險區(qū)域；
[0010]第二步、制取煤樣
[0011]在劃分的可能發(fā)生動力現(xiàn)象的區(qū)域的煤層巷道兩幫，開挖出完整煤塊，用簡易工具進(jìn)行修整成型，成為高96-105mm左右、長寬各50-55mm的非標(biāo)準(zhǔn)煤樣試件，所謂非標(biāo)準(zhǔn)煤樣試件就是要求煤樣試件并非那么平整和符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸，盡量保持原內(nèi)部形態(tài)不受外力影響；
[0012]第三步、煤樣測試
[0013]將煤樣試件放入加壓箱體，煤樣試件頂部放置上傳力板，測量記錄傳力板與加壓箱體之間的高度，該高度作為煤樣試件的原始高度H，利用加壓裝置在傳力板上進(jìn)行持續(xù)加壓，直到煤樣試件破壞，測量記錄下煤樣試件破壞時的高度h，原始高度H與破壞時的高度h之差即為煤樣試件的位移量C，計算位移量c與原始高度H的百分比b ;根據(jù)百分比b值大小并結(jié)合煤樣試件破壞形態(tài)來判斷煤體的脆性高低；并確定為，b < 4%為高脆性，4% ^ 6%為中脆性，b > 6%為低脆性。
[0014]上述加壓裝置采用千斤頂。
[0015]本發(fā)明的積極效果是:實驗條件簡單，可在現(xiàn)場直接測試，測試的結(jié)果能代表煤層巖體的真實脆性，在工作面開采時，可提前預(yù)知該區(qū)域煤層是否具有沖擊傾向，對防治沖擊地壓、指導(dǎo)安全生產(chǎn)具有積極作用。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0017]圖1是圈定測試區(qū)域圖；
[0018]圖2是加壓裝置測試示意圖。
[0019]圖中:1_煤樣試件，2-加壓箱體，3-加壓裝置，4-傳力板。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明的現(xiàn)場即時測試煤體脆性方法步驟如下:
[0021]第一步、圈定測試區(qū)域
[0022]在煤層巷道掘進(jìn)過程中，根據(jù)巷道變形、動力顯現(xiàn)特征和出現(xiàn)的構(gòu)造展布情況通過類比、分析，結(jié)合地應(yīng)力測試數(shù)據(jù)和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，劃分出在以后開采煤層時可能發(fā)生動力現(xiàn)象的危險區(qū)域，如圖1所示；
[0023]第二步、制取煤樣
[0024]在劃分的可能發(fā)生動力現(xiàn)象的危險區(qū)域的煤層巷道兩幫，開挖出完整煤塊，用簡易工具進(jìn)行修整成型，成為高96-105_左右、長寬各50-55_的非標(biāo)準(zhǔn)煤樣試件，所謂非標(biāo)準(zhǔn)煤樣試件就是要求煤樣試件表面并非那么平整和符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸，盡量保持原內(nèi)部形態(tài)不受外力影響，如圖2所示的煤樣試件I ;
[0025]第三步、煤樣測試
[0026]如圖2所示，將煤樣試件I放入加壓箱體2，煤樣試件I頂部放置上傳力板4，測量記錄傳力板4與加壓箱體2之間的高度，該高度作為煤樣試件的原始高度H，利用加壓裝置3在傳力板4上進(jìn)行持續(xù)加壓，直到煤樣試件I破壞，測量記錄下煤樣試件I破壞時的高度h，原始高度H與破壞時的高度h之差即為煤樣試件的位移量C，計算位移量c與原始高度H的百分比b ;根據(jù)百分比b值大小并結(jié)合煤樣試件I破壞形態(tài)來判斷煤體的脆性高低；并確定為，b值小于4%為高脆性，b值4-6%為中脆性(包括端值)，b值大于6%為低脆性。
[0027]上述的加壓裝置3可采用千斤頂。
【主權(quán)項】
1.一種現(xiàn)場即時測試煤體脆性的方法，其特征在于，步驟如下: 第一步、圈定測試區(qū)域 在煤層巷道掘進(jìn)過程中，根據(jù)巷道變形、動力顯現(xiàn)特征和出現(xiàn)的構(gòu)造展布情況通過類比、分析，結(jié)合地應(yīng)力測試數(shù)據(jù)和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，劃分出在以后開采煤層時可能發(fā)生動力現(xiàn)象的危險區(qū)域； 第二步、制取煤樣 在劃分的可能發(fā)生動力現(xiàn)象的區(qū)域的煤層巷道兩幫，開挖出完整煤塊，用簡易工具進(jìn)行修整成型，成為高96_105mm左右、長寬各50_55_的非標(biāo)準(zhǔn)煤樣試件，所謂非標(biāo)準(zhǔn)煤樣試件就是要求煤樣試件并非那么平整和符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸，盡量保持原內(nèi)部形態(tài)不受外力影響； 第三步、煤樣測試 將煤樣試件放入加壓箱體，煤樣試件頂部放置上傳力板，測量記錄傳力板與加壓箱體之間的高度，該高度作為煤樣試件的原始高度H，利用加壓裝置在傳力板上進(jìn)行持續(xù)加壓，直到煤樣試件破壞，測量記錄下煤樣試件破壞時的高度h，原始高度Η與破壞時的高度h之差即為煤樣試件的位移量c，計算位移量c與原始高度Η的百分比b ;根據(jù)百分比b值大小并結(jié)合煤樣試件破壞形態(tài)來判斷煤體的脆性高低；并確定為，b < 4%為高脆性，4%彡b彡6%為中脆性，b > 6%為低脆性。2.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場即時測試煤體脆性的方法，其特征在于，所述的加壓裝置采用千斤頂。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種現(xiàn)場即時測試煤體脆性的方法，它是在可能發(fā)生動力現(xiàn)象的危險區(qū)域開挖出完整煤塊，并加工成非標(biāo)準(zhǔn)煤樣試件，將煤樣試件放入加壓箱體進(jìn)行承壓試驗，通過計算試件位移量與原始高的百分比判斷煤體的脆性高低。本發(fā)明實驗條件簡單，可在現(xiàn)場直接測試，測試的結(jié)果能代表煤層巖體的真實脆性，在工作面開采時，可提前預(yù)知該區(qū)域煤層是否具有沖擊傾向，對防治沖擊地壓、指導(dǎo)安全生產(chǎn)具有積極作用。
【IPC分類】G01N3/08
【公開號】CN105259032
【申請?zhí)枴緾N201510642469
【發(fā)明人】潘立友, 魏輝, 劉宏軍, 陳理強, 段大勇
【申請人】山東科技大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月30日