[发明专利]用于煤与瓦斯突出模拟实验的相似材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料，特别涉及一种适用于大型煤与瓦斯突出相似材料模拟实验的相似材料及其制备方法。

背景技术

煤与瓦斯突出相似材料模拟实验是研究突出机理的重要手段之一。目前，在开展煤与瓦斯突出模拟实验时国内外学者所采用的相似材料及制备工艺主要有：

①一定粒级的碎煤在不添加胶结剂的条件下冷压成型；

②一定粒级的碎煤仅添加水分的条件下冷压成型；

③一定粒级的碎煤在添加水泥或石膏等胶结剂的情况下冷压成型；

④一定粒级的碎煤在添加沥青、煤焦油或松香等胶结剂的情况下热压成型。这些突出模拟材料虽然能开展突出模拟实验，但距离煤与瓦斯突出的相似材料模拟实验较远，主要原因为其制作方法没有兼顾突出材料的力学性质与吸附性能，在物理力学性质上与原煤相似程度较低。

因此，需要一种为开展煤与瓦斯突出相似材料模拟实验，尤其是大型煤与瓦斯突出相似材料模拟实验的相似材料，能够兼顾突出材料的力学性质与吸附性能，在物理力学性质上与原煤相似程度较高，能够满足了煤与瓦斯突出实验现象与实际煤与瓦斯突出的一致性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于煤与瓦斯突出模拟实验的相似材料及其制备方法，能够兼顾突出材料的力学性质与吸附性能，在物理力学性质上与原煤相似程度较高，能够满足了煤与瓦斯突出实验现象与实际煤与瓦斯突出的一致性，可以作为大型煤与瓦斯突出相似材料模拟实验的相似材料。

本发明的煤与瓦斯突出模拟实验的相似材料，材料原料按重量百分比包括以下组分：水泥2～13%、沙子1～6.5%、活性炭0.7～0.92%、水7～9.25%、粉煤余量加至100%；

进一步，相似材料原料按重量百分比包括以下组分：水泥6%、沙子3.5%、活性炭0.88%、水8.25%、粉煤余量加至100%；

进一步，所述粉煤为不同粒度的两种粉煤的混合物，所述两种粉煤的重量比为1:1；

进一步，所述粉煤为粒度20～40目和40～80目的粉煤混合物；

进一步，所述沙子粒度为60～100目，所述活性炭为颗粒状活性炭；

进一步，所述水泥为28天抗压强度达到32.5MPa的425﹟水泥。

本发明还公开一种煤与瓦斯突出模拟实验的相似材料的制备方法，包括以下步骤：

a.原料混合：按设定重量比将原料各组分混合均匀，制得混合料；

b.冷压成型：将混合原料分三次装入模具内：首先装入总量的25～35%，按设定成型压力的15～25%预压成型后将成型表面搅散后再装入总量的25～35%，同样按成型压力的15～25%预压成型，然后再次将成型表面搅散，最后装入剩余的混合原料，最终加压至设定的成型压力，并保持一定的加压时间；

c.经脱模处理后干燥，制得煤与瓦斯突出模拟实验的相似材料；

进一步，首先装入总量的30%，按设定成型压力的20%预压成型后将成型表面搅散后再装入总量的30%，同样按成型压力的20%预压成型，然后再次将成型表面搅散，最后装入总量的40%，最终加压至设定的成型压力。。

本发明的有益效果：本发明的用于煤与瓦斯突出模拟实验的相似材料及其制备方法，以粉煤为骨料，水泥为胶结剂，沙子、水、活性炭为辅料，选用两种不同粒度的粉煤混合物，能够较好的满足模拟原煤进行力学实验的要求。该材料能够兼顾突出材料的力学性质与吸附性能，在物理力学性质上与原煤相似程度较高，可通过调节辅料的比例保证相似材料与Ⅲ～Ⅴ类破坏煤的物理力学性质及瓦斯吸附性能相似性，同时还具有制作工艺简单，可用于大型突出相似材料制作，满足了煤与瓦斯突出实验现象与实际煤与瓦斯突出的一致性。同时，其原材料简单易购，成本低，且环保对环境无污染。

具体实施方式

本实施例的煤与瓦斯突出模拟实验的相似材料，材料原料按重量百分比包括以下组分：水泥2～13%、沙子1～6.5%、活性炭0.7～0.92%、水7～9.25%、粉煤余量加至100%；以粉煤为骨料，水泥为胶结剂，沙子、水、活性炭为辅料，能够兼顾突出材料的力学性质与吸附性能，在物理力学性质上与原煤相似程度较高。

本实施例中，相似材料原料按重量百分比包括以下组分：水泥6%、沙子3.5%、活性炭0.88%、水8.25%、粉煤余量加至100%，为优选实施例。

本实施例中，所述粉煤为不同粒度的两种粉煤的混合物，所述两种粉煤的重量比为1:1。

本实施例中，所述粉煤为粒度20～40目和40～80目的粉煤混合物；能够较好的满足模拟原煤进行力学实验的要求。