一種預制層理型煤及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種試驗用型煤，具體涉及一種預制層理試驗用型煤及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]成煤物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、膠結(jié)物、顆粒大小等不同，使得煤層具有層理特性。層理的存在是煤巖的基本特征，在一定程度上破壞了煤的整體性和連續(xù)性，其對于煤體的瓦斯?jié)B透率、沖擊地壓的沖擊效果、應力波的傳播具有不同程度的影響。同時，當煤層的層理由軟、硬煤層構(gòu)成時，軟分層的厚度是影響煤與瓦斯突出的重要因素。實驗室研究煤體的物理力學特性，一般需要借助原煤或型煤來進行。相對于原煤，型煤煤樣具有更高的均質(zhì)性，能夠有效的控制煤樣孔隙率。然而，傳統(tǒng)型煤煤樣為粉煤通過不同的模具加工而成的均質(zhì)性較高的圓柱或立方體煤體，無法實現(xiàn)模擬原煤中層理結(jié)構(gòu)對煤體物理力學性質(zhì)的影響，亦無法模擬軟硬分層厚度對煤與瓦斯突出的影響。隨著煤礦采深增加，圍巖壓力顯著增加，煤巖動力災害頻繁發(fā)生，軟分層對煤與瓦斯突出的影響變的顯著，層理對于煤體的物理力學性質(zhì)的影響逐漸凸顯，對于煤體層理特性的研究，顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種預制層理型煤及其制作方法，能夠彌補現(xiàn)有型煤在試驗模擬中存在的不足。
[0004]為了實現(xiàn)實驗室模擬原煤層理發(fā)育結(jié)構(gòu)，以及研究軟分層厚度對煤與瓦斯突出的影響，本發(fā)明在型煤制作過程中，采用新的方法，將型煤分為若干部分，控制不同部分的成型壓力、粉煤用量、成型粒度，實現(xiàn)型煤層理預制，以及各分層厚度的控制。
[0005]所述型煤由N(N大于等于2)部分構(gòu)成，各部分型煤成型粒度為R。將型煤的不同部分從下自上分別命名為N1、N2、N3......其中，Ni段型煤的成型壓力為Fi，成型粒度為Ri。特別地，當i < j時(1、j < N)，成型壓力Fi彡Fj。Ri根據(jù)實驗需要，控制為預制層理型煤各部分所需的粒度。
[0006]一種預制層理型煤加工方法，其包括如下步驟:
[0007](I)對原煤進行破碎、研磨，成為粉煤，達到實驗需要粒徑，一般為:0.25mm以下、
0.25-0.5mm.0.5-lmm 等。
[0008](2)使用電子天平稱取研磨后粒徑為Rl的粉煤Mlg，與適量煤焦油混勻，放入型煤模具中，送入成型機內(nèi)壓制成型，當成型壓力達到Fl時，壓力保持2小時，達到的型煤成型高度為LI。得到預制層理型煤的第一部分#1。
[0009](3)使用電子天平稱取研磨后粒徑為R2的粉煤M2g，與適量煤焦油混勻，添加到已經(jīng)使型煤#1成型的型煤模具中，送入成型機內(nèi)壓制成型，當成型壓力達到F2時(Fl多F2，當且僅當Rl = R2時，F(xiàn)l與F2可能相等)，壓力保持2小時，達到的型煤成型高度為L2。得到型煤的第一部分#2。此時，在F2的作用下，#1與#2膠結(jié)在一起，形成預制層理型煤的第一個層理面。
[0010](4)重復步驟(2)、(3)，得到預制層理型煤的第i部分#i，及第1-Ι個預制層理面。型煤#1、#2...#?，從下往上排列于型煤模具中，成型壓力Fi保持24小時，得到最終的預制層理型煤。其中，預制層理型煤的層理面共為i_l層，型煤總高度為L1+L2+...+Li0
[0011]本發(fā)明在有效保持研究對象變化規(guī)律一致性的同時，能夠模擬層理發(fā)育對于煤體的物理力學性質(zhì)的影響。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明示意圖。
[0013]圖中:
[0014]1-型煤第一部分#1; 2、4-型煤預制層理；3-型煤第2部分#2 ; 5_型煤第i部分耵。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
[0016]稱取粒度Rl為0.25mm以下的粉煤90g，與適量煤焦油混合均勻，放入圓柱狀成型模具中，在成型機作用下，當成型壓力Fl達到500kN時保持壓力2小時，得到預制層理型煤第一部分#1 ;稱取粒度R2為0.25mm以下的粉煤90g，與適量煤焦油混合均勻，再次添加入成型#1型煤的圓柱狀成型模具中，在成型機作用下，當成型壓力F2達到400kN時保持壓力2小時，得到#1、#2兩部分組合的預制層理型煤，層理數(shù)為I層(粒徑相同，成型壓力不同)。
[0017]上訴層理預制型煤#1長度為39mm，#2長度為35mm，#1和#2之間有一條較為清晰的橫線。
[0018]實施例2
[0019]稱取粒度Rl為0.25mm以下的粉煤90g、粒度R2為0.25-0.5mm的粉煤90g、粒度R3為0.5-lmm的粉煤90g，分別與適量煤焦油混合均勻，按照粒徑從小到大的順序，從下自上放入圓柱狀成型模具中，在成型機作用下，當成型壓力Fl達到400kN時保持壓力2小時，得到#1、#2、#3 —共三部分組合的預制層理型煤，層理數(shù)為2層(粒徑不同，成型壓力相同)。
[0020]型煤實施例2的粒徑不同，成型壓力相同，因此將不同粒徑的粉煤同時放入成型模具中壓制成型，得到預制層理型煤。
[0021]實施例3
[0022]稱取粒度Rl為0.25mm以下的的粉煤90g，與適量煤焦油混合均勻，放入圓柱狀成型模具中，在成型機作用下，當成型壓力Fl達到400kN時保持壓力2小時，得到預制層理型煤第一部分#1 ;稱取粒度R2為0.25-0.5mm的粉煤90g，與適量煤焦油混合均勻，再次添加入成型#1型煤的圓柱狀成型模具中，在成型機作用下，當成型壓力F2達到300kN時保持壓力2小時，得到預制層理型煤的第一部分#1與第二部分#2的組合型煤；稱取粒度R3為
0.5-lmm的粉煤90g，與適量煤焦油混合均勻，再次添加到成型模具中，在成型壓力機作用下，當成型壓力F3達到200kN時，保持壓力12小時。得到#1、#2、#3 一共三部分組合的預制層理型煤，層理數(shù)為2層(粒徑不同，成型壓力不同)。
[0023]上訴示例1、2、3經(jīng)試驗檢測后，均能夠滿足模擬原煤層理的要求。
[0024]以上所述示例，僅僅是對本發(fā)明的一種較為簡單的情況下的描述，并非對本發(fā)明進行限定，在不脫離本發(fā)明的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種預制層理型煤，其特征在于:將型煤分為若干部分，各部分的成型粒度、粉煤用量根據(jù)實驗所需確定，各部分成型壓力從底到頂逐漸降低，型煤不同部分間厚度不同，形成了層理，所述型煤為圓柱或方體。2.一種如權(quán)利要求1所述的預制層理型煤的加工方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)對原煤進行破碎、研磨，成為粉煤，達到實驗需要粒徑:0.25mm以下、0.25-0.5mm、0.5-lmm ； (2)使用電子天平稱取研磨后粒徑為Rl的粉煤Mlg，與足量煤焦油混合均勻，放入型煤模具中，送入成型機內(nèi)壓制成型，當成型壓力達到Fl時，壓力保持2小時，達到的型煤成型高度為LI ;得到預制層理型煤的第一部分#1 ; (3)使用電子天平稱取研磨后粒徑為R2的粉煤M2g，與足量煤焦油混合均勻，添加到已經(jīng)使型煤#1成型的型煤模具中，送入成型機內(nèi)壓制成型，當成型壓力達到F2時，壓力保持2小時，達到的型煤成型高度為L2，其中Fl彡F2，當且僅當Rl = R2時，F(xiàn)l與F2可能相等；得到型煤的第一部分#2 ;此時，在F2的作用下，#1與#2膠結(jié)在一起，形成預制層理型煤的第一個層理面； (4)重復步驟(2)、(3)，得到預制層理型煤的第i部分#i，及第1-Ι個預制層理面；型煤#1、#2...#?，從下往上排列于型煤模具中，成型壓力Fi保持24小時，得到最終的預制層理型煤；其中，預制層理型煤的層理面共為1-Ι層，型煤總高度為L1+L2+...+Li0
【專利摘要】本發(fā)明為一種預制層理型煤及其制作方法，適用于科學試驗所需各種形狀的預制層理型煤，以及軟硬分層厚度對于煤與瓦斯突出影響的型煤制備。其將型煤分為若干部分制作，通過控制型煤成型粒度、粉煤用量、成型壓力，使得型煤層間厚度不一、不同部分的物理力學性質(zhì)不盡相同，形成層理面。本發(fā)明能夠模擬原煤層理以及軟分層厚度對于煤體物理力學性質(zhì)的影響。
【IPC分類】G01N1/28
【公開號】CN105158043
【申請?zhí)枴緾N201510689530
【發(fā)明人】解北京, 栗婧, 呂平洋, 付帥, 王啟飛, 馬紅星, 趙越超
【申請人】中國礦業(yè)大學(北京)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月22日