[发明专利]一种构造软煤坚固性系数的测定方法

说明书

本发明公开了一种构造软煤坚固性系数的测定方法，首先选取构造软煤，并记录其埋深，根据国标《煤的坚固性系数测定方法(GB/T23561.12‑2010)》测定其坚固性系数f₁，根据煤层埋深所受不同压力将构造软煤压制成型煤，保压时间为t，然后测定型煤单轴抗压强度，并以此计算型煤的坚固性系数f₂，若f₁＝f₂，则此时保压时间为t₀，若f₁≠f₂，则增加或减小保压时间t，重复以上步骤直至f₁＝f₂，则此时保压时间为t₀，最后对同一矿区其他埋深的煤体坚固性系数进行测定时，将构造软煤压制成型煤，其中压力为根据其埋深计算得到，保压时间为t₀，测定型煤的单轴抗压强度，根据坚固性系数与单轴抗压强度关系推算出该构造软煤的坚固性系数。该方法简单便捷、测量结果符合实际情况。

技术领域

本发明涉及一种煤的坚固性系数测定方法，具体涉及一种构造软煤坚固性系数的测定方法，属于矿业工程领域。

背景技术

为了研究煤层地质情况，以便更好地为矿山开采进行服务，需要对煤体的力学参数进行测定。当前我国用煤的坚固性系数(又称普氏系数)f来评价煤的抵抗外力破坏能力。一般采用落锤法测定f值。落锤法认为煤的破碎所消耗的功与破碎物料所增加的表面积成正比，物体强度或坚固性相关的常数与破碎比有关，可用破碎比来表示物体的坚固性；按照国标《煤的坚固性系数测定方法(GB/T23561.12-2010)》测试煤的坚固性系数时，需要捣碎桶、计量筒，分样筛、小锤等多种仪器设备，通过使重锤在一定高度自由下落、对试样进行冲击，然后根据冲击次数n与冲击试样后筛下煤粉计量高度l，用公式f＝20n/l来计算f值；同时，前苏联学者普罗托季亚科诺夫教授根据实践提出的观点认为：煤或岩石的坚固性系数f的数值是岩石或土壤的单轴抗压强度(单位为MPa)的1/10；该观点得到了大量现场实践的验证，有较好的工程指导意义，且方便准确，在岩土工程领域得到了广泛的应用。

现场实践中，对煤层赋存状态及煤体性质的研究中，经常需要在同一矿区的不同采区多次采样，分别测定煤的坚固性系数f：

如果采用落锤法，由于样品较多，重复劳动量大，且测试步骤较多、测试时间较长、工艺繁琐，难以满足便捷性要求；

而通过采用测定其单轴抗压强度来计算煤的坚固性系数时，由于煤层在构造应力和地层压力作用下产生应变，使煤体结构发生不同程度的破坏，煤的强度较低，其中构造软煤是煤体结构遭受构造应力破坏程度较高的一类松散、碎粒的煤体，其强度极低，取得国际岩石力学学会规定的标准试样尺寸(Φ×H＝50mm×100mm)成品率极低，测试其单轴抗压强度较为困难，因此无法直接建立起构造软煤单轴抗压强度与软煤坚固性系数的联系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种构造软煤坚固性系数的测定方法，该方法通过测量型煤的单轴抗压强度来推算构造软煤的坚固性系数，能够简化测量步骤，便于工程类比推广。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种构造软煤坚固性系数的测定方法，包括以下步骤：

(1)构造软煤的选取：在煤层中的一处选取构造软煤煤样，同时记录该取煤地点的埋深H；

(2)煤样坚固性系数f₁测定：将步骤(1)取得的煤样，根据国标《煤的坚固性系数测定方法(GB/T23561.12-2010)》测定其坚固性系数f₁；

(3)构造软煤型煤的制作：

a、利用成型压力公式计算相应的标准圆柱尺寸试样的成型压力，标准圆柱试样尺寸D×h＝50mm×100mm，成型压力公式为：P＝πr²·γH，其中D为标准圆柱尺寸直径，h为标准圆柱尺寸高度，r为标准圆柱尺寸半径，γ为煤层上覆岩层容重，H为所述煤样埋深；