煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料试验方法
【专利摘要】本发明涉及煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料试验方法，可有效解决煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料性能测试的问题，其解决的技术方案是，第一步，装填破碎煤岩块；第二步，连接手动注浆泵；第三步，注入泥浆液；第四步，试件推出、测试、记录，本发明方法简单、合理，有效解决了煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料性能实验室测试的难题，大大提高了固孔材料研制开发的进度，节约了成本，是煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料性能测试方法上的创新。
【专利说明】煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿领域，特别是一种煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料试验方法。
【背景技术】
[0002]掘进与回采是煤矿开采的两个关键环节，安全、经济、高效的回采是实现煤矿高产、高效的前提，是矿井最大经济效益的决定因素。采煤工作面的回采一般采用单体支架或液压支架提供安全可靠的回采空间，但工作面回采过程中遇到破碎顶板或过断层带时，常出现大面积冒顶现象，给工作面的正常回采带来巨大困难。目前一般采用临时注浆填充冒落区的方法通过，而对过断层带的处理一般采用提前预注浆的方法，但这种预注浆的方式都是先钻孔，后在孔口直接封孔注浆，注浆范围大，成本高，效果差，尤其在破碎带严重的区域，成孔后钻孔直接出现坍塌，浆液无法到达破碎区域，满足不了顶板破碎区加固的要求。因此，研制出一种煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料，使钻孔成孔后及时固孔防止其坍塌，为顶板预注浆的浆液提供畅通的通道是解决破碎顶板经济、快速、高效加固的关键难题，但是目前注浆孔孔壁加固材料的研制，尤其是新研制的固孔材料加固钻孔孔壁的性能很难进行测试，故研制一种煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料试验方法势在必行。
【发明内容】
[0003]针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料试验方法，可有效解决煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料性能测试的问题。
[0004]本发明解决的技术方案是，利用试件制作装置，按以下步骤进行:第一步，装填破碎煤岩块；第二步，连接手动注浆泵；第三步，注入泥浆液；第四步，试件推出、测试、记录。
[0005]本发明方法简单、合理，有效解决了煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料性能实验室测试的难题，大大提高了固孔材料研制开发的进度，节约了成本，是煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料性能测试方法上的创新。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明的试件制作装置结构主视图。
[0007]图2为本发明的试件制作装置的注浆帽结构主视图。
[0008]图3为本发明的试件制作装置的支座结构主视图。
[0009]图4为本发明的试件制作装置的推杆结构主视图。
[0010]图5为本发明的支座、注浆帽、试件制作管、推杆在装填破碎煤岩块时的使用状态图。
[0011]图6为本发明的支座、试件制作管、推杆在试件推出时的使用状态图。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0013]由图1-6给出，本发明所述的固孔材料为泥浆液，利用试件制作装置，按以下步骤进行:
第一步，装填破碎煤岩块，将试件制作管3与注浆帽2连接，注浆帽2卡在支座I的卡槽11内，从试件制作管3的孔口装填破碎煤岩块，装填破碎煤岩块的同时利用推杆4将其压实，直至孔口，将试件制作管3孔口用密封材料封好；所述的破碎煤岩块是将井下取出的大煤块和岩块在实验室捣碎，块度大小在3?5mm之间，用于模拟钻孔时孔壁的破碎程度；第二步，连接手动注浆泵，将安装有注浆帽2的试件制作管3翻过来，使试件制作管3下端卡在支座I的卡槽11内，将注浆帽2上的进浆管12与第一高压胶管10连接在一起，第一高压胶管10与截止阀9相连接，截止阀9与第二高压胶管8相连接，第二高压胶管8与手动注浆泵5的出浆口相连接；
第三步，注入泥浆液，将配好的泥浆液放入浆液池，上下摇动手动注浆泵5的摇柄6，泥浆液从进浆管7进入手动注浆泵5内，从手动注浆泵5的出浆口进入第二高压胶管8，经截止阀9、第一高压胶管10和注浆帽2的进浆管12进入试件制作管3内，泥浆液在试件制作管3内充分扩散，同时记录泥浆液注入时的时间，破碎煤岩块之间的缝隙经泥浆液填充成试件；所述的泥浆液是按不同比例配制的，每种配比方案至少制作9个试件；
第四步，试件推出、测试、记录，I?6h内按试验分组分别将试件制作装置拿到力学实验室，将试件制作管3上的注浆帽2和孔口密封材料拆掉，并将试件制作管3的螺纹端卡在支座I的卡槽11内，利用推杆4从试件制作管3的上端将试件推出，试件掉入支座I内，将试件取出，两端进行打磨加工，制作成标准试件，然后拿到力学试验机上进行力学测试，同时记录测试时的时间及试件试验的力学参数，根据泥浆液加固破碎煤岩块时间的不同，每种配比方案配制的试件在力学试验机上实验三个时间段的强度，分别计算在lh、3h和6h试件的强度，其中每个时间段测试3个试件的强度，然后计算3个试件强度的平均值。
[0014]所述的试件制作装置包括支座、注浆帽、试件制作管、推杆和手动注浆泵，试件制作管3上端与注浆帽2连接，试件制作管3下端卡在支座I的卡槽11内，注浆帽2上的进浆管12与第一高压胶管10 —端连接在一起，第一高压胶管10另一端与截止阀9相连接，截止阀9与第二高压胶管8 一端相连接，第二高压胶管8另一端与手动注浆泵5的出浆口相连接，手动注浆泵5上装有摇柄6和进浆管7，推杆4置于试件制作管3内，构成推杆4在试件制作管3内的上、下自由滑动结构。
[0015]为了保证使用效果，所述的试件制作管3为圆形钢管，内径为50mm,高度为IlOmm,
一端加工成外螺纹，与注浆帽2的内螺纹旋装在一起。
[0016]所述的注浆帽2上端设置有进浆管12，下端呈帽状，设有与试件制作管3外螺纹相匹配的内螺纹，注浆帽2与试件制作管3之间螺纹连接，使密封性能好，在泥浆液注入时不泄露。
[0017]所述的推杆4由手柄和圆盘构成，手柄为圆柱形、长度大于试件制作管3的高度，圆盘直径与试件制作管3的内径相匹配,推杆4在试件制作时,用于将破碎的煤岩压实,在进行力学性能测试前，用于将试件从试件制作管3内推出。
[0018]所述的支座I由圆形钢管下端焊接在圆环形钢板上构成，圆形钢管上端设有与试件制作管3外径相匹配的卡槽11，支座I在装填破碎煤岩块、注浆和试件推出试件制作管3时，起支撑试件制作装置的作用。
[0019]本发明方法简单、合理，有效解决了煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料性能实验室测试的难题，大大提高了固孔材料研制开发的进度，节约了成本，是煤矿破碎顶板注浆孔固孔材料性能测试方法上的创新，有良好的应用价值和经济效益。
【权利要求】
1.一种煤矿破碎顶板固孔材料试验方法，其特征在于，所述的固孔材料为泥浆液，利用试件制作装置，按以下步骤进行: 第一步，装填破碎煤岩块，将试件制作管(3)与注浆帽(2)连接，注浆帽(2)卡在支座(I)的卡槽(11)内，从试件制作管(3)的孔口装填破碎煤岩块，装填破碎煤岩块的同时利用推杆(4)将其压实，直至孔口，将试件制作管(3)孔口用密封材料封好；所述的破碎煤岩块是将井下取出的大煤块和岩块在实验室捣碎，块度大小在3~5mm之间，用于模拟钻孔时孔壁的破碎程度； 第二步，连接手动注浆泵，将安装有注浆帽(2)的试件制作管(3)翻过来，使试件制作管(3)下端卡在支座(1)的卡槽(11)内，将注浆帽(2)上的进浆管(12)与第一高压胶管(10)连接在一起，第一高压胶管(10)与截止阀(9)相连接，截止阀(9)与第二高压胶管(8)相连接，第二高压胶管(8)与手动注浆泵(5)的出浆口相连接； 第三步，注入泥浆液，将配好的泥浆液放入浆液池，上下摇动手动注浆泵(5)的摇柄(6)，泥浆液从进浆管(7)进入手动注浆泵(5)内，从手动注浆泵(5)的出浆口进入第二高压胶管(8)，经截止阀(9)、第一高压胶管(10)和注浆帽(2)的进浆管(12)进入试件制作管(3)内，泥浆液在试件制作管(3)内充分扩散，同时记录泥浆液注入时的时间，破碎煤岩块之间的缝隙经泥浆液填充成试件；所述的泥浆液是按不同比例配制的，每种配比方案至少制作9个试件； 第四步，试件推出、测试、记录，I~6h内按试验分组分别将试件制作装置拿到力学实验室，将试件制作管(3)上的注浆帽(2)和孔口密封材料拆掉，并将试件制作管(3)的螺纹端卡在支座(1)的卡槽(11)内，利用推杆(4)从试件制作管(3)的上端将试件推出，试件掉入支座(1)内，将试件取出，两端进行打磨加工，制作成标准试件，然后拿到力学试验机上进行力学测试，同时记录测试时的时间及试件试验的力学参数，根据泥浆液加固破碎煤岩块时间的不同，每种配比方案配制的试件在力学试验机上实验三个时间段的强度，分别计算在lh、3h和6h试件的强度，其中每个时间段测试3个试件的强度，然后计算3个试件强度的平均值。
2.根据权利要求1所述的煤矿破碎顶板固孔材料试验方法，其特征在于，所述的试件制作装置包括支座、注浆帽、试件制作管、推杆和手动注浆泵，试件制作管(3)上端与注浆帽(2)螺纹连接，试件制作管(3)下端卡在支座(1)的卡槽(11)内，注浆帽(2)上的进浆管(12)与第一高压胶管(10) —端连接在一起，第一高压胶管(10)另一端与截止阀(9)相连接，截止阀(9)与第二高压胶管(8) —端相连接，第二高压胶管(8)另一端与手动注浆泵(5)的出浆口相连接，手动注浆泵(5)上装有摇柄(6)和进浆管(7)，推杆(4)置于试件制作管(3)内，构成推杆(4)在试件制作管(3)内的上、下自由滑动结构。
3.根据权利要求1或2所述的煤矿破碎顶板固孔材料试验方法，其特征在于，所述的试件制作管(3)为圆形钢管，内径为50mm，高度为110mm，一端加工成外螺纹，与注浆帽(2)的内螺纹旋装在一起。
4.根据权利要求1或2所述的煤矿破碎顶板固孔材料试验方法，其特征在于，所述的注浆帽(2)上端设置有进浆管(12)，下端呈帽状，设有与试件制作管(3)外螺纹相匹配的内螺纹，注浆帽(2)与试件制作管(3)之间螺纹连接，使密封性能好，在泥浆液注入时不泄露。
5.根据权利要求1或2所述的煤矿破碎顶板固孔材料试验方法，其特征在于，所述的推杆(4)由手柄和圆盘组成，手柄为圆柱形、长度大于试件制作管(3)的高度，圆盘直径与试件制作管(3)的内径相匹配，推杆(4)在试件制作时，用于将破碎的煤岩压实，在进行力学性能测试前，用于将试件从试件制作管(3)内推出。
6.根据权利要求1或2所述的煤矿破碎顶板固孔材料试验方法，其特征在于，所述的支座(1)由圆形钢管下端焊接在圆 环形钢板上构成，圆形钢管上端设有与试件制作管(3)外径相匹配的卡槽(11)，支座(1)在装填破碎煤岩块、注浆和试件推出试件制作管(3)时，起支撑试件制作装置的作用。
【文档编号】G01N19/04GK103728243SQ201410034817
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】张辉, 刘少伟, 徐佑林, 常建超, 郑伟, 师小勇, 樊克松 申请人:河南理工大学