一种预制层理型煤及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种试验用型煤，具体涉及一种预制层理试验用型煤及其制作方法。
【背景技术】
[0002]成煤物质的成分、结构构造、胶结物、颗粒大小等不同，使得煤层具有层理特性。层理的存在是煤岩的基本特征，在一定程度上破坏了煤的整体性和连续性，其对于煤体的瓦斯渗透率、冲击地压的冲击效果、应力波的传播具有不同程度的影响。同时，当煤层的层理由软、硬煤层构成时，软分层的厚度是影响煤与瓦斯突出的重要因素。实验室研究煤体的物理力学特性，一般需要借助原煤或型煤来进行。相对于原煤，型煤煤样具有更高的均质性，能够有效的控制煤样孔隙率。然而，传统型煤煤样为粉煤通过不同的模具加工而成的均质性较高的圆柱或立方体煤体，无法实现模拟原煤中层理结构对煤体物理力学性质的影响，亦无法模拟软硬分层厚度对煤与瓦斯突出的影响。随着煤矿采深增加，围岩压力显著增加，煤岩动力灾害频繁发生，软分层对煤与瓦斯突出的影响变的显著，层理对于煤体的物理力学性质的影响逐渐凸显，对于煤体层理特性的研究，显得尤为重要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种预制层理型煤及其制作方法，能够弥补现有型煤在试验模拟中存在的不足。
[0004]为了实现实验室模拟原煤层理发育结构，以及研究软分层厚度对煤与瓦斯突出的影响，本发明在型煤制作过程中，采用新的方法，将型煤分为若干部分，控制不同部分的成型压力、粉煤用量、成型粒度，实现型煤层理预制，以及各分层厚度的控制。
[0005]所述型煤由N(N大于等于2)部分构成，各部分型煤成型粒度为R。将型煤的不同部分从下自上分别命名为N1、N2、N3......其中，Ni段型煤的成型压力为Fi，成型粒度为Ri。特别地，当i < j时(1、j < N)，成型压力Fi彡Fj。Ri根据实验需要，控制为预制层理型煤各部分所需的粒度。
[0006]一种预制层理型煤加工方法，其包括如下步骤:
[0007](I)对原煤进行破碎、研磨，成为粉煤，达到实验需要粒径，一般为:0.25mm以下、
0.25-0.5mm.0.5-lmm 等。
[0008](2)使用电子天平称取研磨后粒径为Rl的粉煤Mlg，与适量煤焦油混匀，放入型煤模具中，送入成型机内压制成型，当成型压力达到Fl时，压力保持2小时，达到的型煤成型高度为LI。得到预制层理型煤的第一部分#1。
[0009](3)使用电子天平称取研磨后粒径为R2的粉煤M2g，与适量煤焦油混匀，添加到已经使型煤#1成型的型煤模具中，送入成型机内压制成型，当成型压力达到F2时(Fl多F2，当且仅当Rl = R2时，Fl与F2可能相等)，压力保持2小时，达到的型煤成型高度为L2。得到型煤的第一部分#2。此时，在F2的作用下，#1与#2胶结在一起，形成预制层理型煤的第一个层理面。
[0010](4)重复步骤(2)、(3)，得到预制层理型煤的第i部分#i，及第1-Ι个预制层理面。型煤#1、#2...#?，从下往上排列于型煤模具中，成型压力Fi保持24小时，得到最终的预制层理型煤。其中，预制层理型煤的层理面共为i_l层，型煤总高度为L1+L2+...+Li0
[0011]本发明在有效保持研究对象变化规律一致性的同时，能够模拟层理发育对于煤体的物理力学性质的影响。
【附图说明】
[0012]图1为本发明示意图。
[0013]图中:
[0014]1-型煤第一部分#1; 2、4-型煤预制层理；3-型煤第2部分#2 ; 5_型煤第i部分耵。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
[0016]称取粒度Rl为0.25mm以下的粉煤90g，与适量煤焦油混合均匀，放入圆柱状成型模具中，在成型机作用下，当成型压力Fl达到500kN时保持压力2小时，得到预制层理型煤第一部分#1 ;称取粒度R2为0.25mm以下的粉煤90g，与适量煤焦油混合均匀，再次添加入成型#1型煤的圆柱状成型模具中，在成型机作用下，当成型压力F2达到400kN时保持压力2小时，得到#1、#2两部分组合的预制层理型煤，层理数为I层(粒径相同，成型压力不同)。
[0017]上诉层理预制型煤#1长度为39mm，#2长度为35mm，#1和#2之间有一条较为清晰的横线。
[0018]实施例2
[0019]称取粒度Rl为0.25mm以下的粉煤90g、粒度R2为0.25-0.5mm的粉煤90g、粒度R3为0.5-lmm的粉煤90g，分别与适量煤焦油混合均匀，按照粒径从小到大的顺序，从下自上放入圆柱状成型模具中，在成型机作用下，当成型压力Fl达到400kN时保持压力2小时，得到#1、#2、#3 —共三部分组合的预制层理型煤，层理数为2层(粒径不同，成型压力相同)。
[0020]型煤实施例2的粒径不同，成型压力相同，因此将不同粒径的粉煤同时放入成型模具中压制成型，得到预制层理型煤。
[0021]实施例3
[0022]称取粒度Rl为0.25mm以下的的粉煤90g，与适量煤焦油混合均匀，放入圆柱状成型模具中，在成型机作用下，当成型压力Fl达到400kN时保持压力2小时，得到预制层理型煤第一部分#1 ;称取粒度R2为0.25-0.5mm的粉煤90g，与适量煤焦油混合均匀，再次添加入成型#1型煤的圆柱状成型模具中，在成型机作用下，当成型压力F2达到300kN时保持压力2小时，得到预制层理型煤的第一部分#1与第二部分#2的组合型煤；称取粒度R3为
0.5-lmm的粉煤90g，与适量煤焦油混合均匀，再次添加到成型模具中，在成型压力机作用下，当成型压力F3达到200kN时，保持压力12小时。得到#1、#2、#3 一共三部分组合的预制层理型煤，层理数为2层(粒径不同，成型压力不同)。
[0023]上诉示例1、2、3经试验检测后，均能够满足模拟原煤层理的要求。
[0024]以上所述示例，仅仅是对本发明的一种较为简单的情况下的描述，并非对本发明进行限定，在不脱离本发明的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种预制层理型煤，其特征在于:将型煤分为若干部分，各部分的成型粒度、粉煤用量根据实验所需确定，各部分成型压力从底到顶逐渐降低，型煤不同部分间厚度不同，形成了层理，所述型煤为圆柱或方体。2.一种如权利要求1所述的预制层理型煤的加工方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)对原煤进行破碎、研磨，成为粉煤，达到实验需要粒径:0.25mm以下、0.25-0.5mm、0.5-lmm ； (2)使用电子天平称取研磨后粒径为Rl的粉煤Mlg，与足量煤焦油混合均匀，放入型煤模具中，送入成型机内压制成型，当成型压力达到Fl时，压力保持2小时，达到的型煤成型高度为LI ;得到预制层理型煤的第一部分#1 ; (3)使用电子天平称取研磨后粒径为R2的粉煤M2g，与足量煤焦油混合均匀，添加到已经使型煤#1成型的型煤模具中，送入成型机内压制成型，当成型压力达到F2时，压力保持2小时，达到的型煤成型高度为L2，其中Fl彡F2，当且仅当Rl = R2时，Fl与F2可能相等；得到型煤的第一部分#2 ;此时，在F2的作用下，#1与#2胶结在一起，形成预制层理型煤的第一个层理面； (4)重复步骤(2)、(3)，得到预制层理型煤的第i部分#i，及第1-Ι个预制层理面；型煤#1、#2...#?，从下往上排列于型煤模具中，成型压力Fi保持24小时，得到最终的预制层理型煤；其中，预制层理型煤的层理面共为1-Ι层，型煤总高度为L1+L2+...+Li0
【专利摘要】本发明为一种预制层理型煤及其制作方法，适用于科学试验所需各种形状的预制层理型煤，以及软硬分层厚度对于煤与瓦斯突出影响的型煤制备。其将型煤分为若干部分制作，通过控制型煤成型粒度、粉煤用量、成型压力，使得型煤层间厚度不一、不同部分的物理力学性质不尽相同，形成层理面。本发明能够模拟原煤层理以及软分层厚度对于煤体物理力学性质的影响。
【IPC分类】G01N1/28
【公开号】CN105158043
【申请号】CN201510689530
【发明人】解北京, 栗婧, 吕平洋, 付帅, 王启飞, 马红星, 赵越超
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月22日