[发明专利]一种制备含水煤岩样的装置、方法及含水煤岩样的应用

说明书

一种制备含水煤岩样的装置、方法及含水煤岩样的应用，属于煤岩样制备技术领域，克服现有技术中的含水煤岩样制备效率低的缺陷。本发明制备含水煤岩样的装置包括盛水容器、时间传感器和溢流管；所述溢流管设置在所述盛水容器上部；所述时间传感器用于记录煤岩样的吸水时间。采用本发明的装置制含水煤岩样时，煤岩样吸水稳定。

技术领域

本发明属于煤岩样制备技术领域，具体涉及一种制备含水煤岩样的装置、方法及含水煤岩样的应用。

背景技术

随着我国煤矿高强度的开采，目前我国东部和中部地区的煤矿陆续进入深部开采，地应力、采动应力和瓦斯压力显著增大，煤层赋存地质条件复杂多变，冲击地压、煤与瓦斯突出等矿井动力灾害日趋严重。深部煤岩工程处于“三高一扰动”的应力状态，煤层开采过程中，受上覆岩层内厚层坚硬岩层垮落、井下爆破等产生的震动应力波的扰动，采煤工作面前方煤岩体受到超前支承压力、侧向支承压力等采动形成的动静载荷作用，当巷道围岩动静载荷超过煤岩体的动态强度时，井下出现大能量矿震，甚至诱发冲击地压事故。

为预防和治理冲击地压矿井，对运输平巷两帮煤层进行深孔注水软化，减小煤体的粘结力，改变煤的物理力学性质，降低煤体抗压强度和弹性模量，增加煤体塑性，减小煤体脆性，促使运输平巷围岩的高应力向深部围岩转移，降低和减弱煤层的冲击倾向性。目前煤矿煤层深孔注水已经成为冲击地压防治的有效措施之一，在我国冲击地压矿井得到了广泛应用。作为应用基础研究，国内外许多学者对含水煤和岩石的动、静态力学特性进行了大量霍普金森压杆(SHPB)冲击压缩试验研究，但对冲击地压矿井不同含水率煤样的动态力学性质研究的不足。

目前我国室内进行的煤岩吸水性试验中试样浸泡时间间隔为24h，当试件首次浸泡24h后取出称湿重，之后间隔24h取出称湿重，根据试件烘干后的重量和不同浸泡时间时的湿重量，计算出不同浸泡天数时试件的含水率，最后一次的重量作为试件吸水后的最终质量。但目前对不同含水率煤岩样的制作装备、制作方法等没有国家和行业标准，我国室内进行的煤岩吸水性试验是在盛水容器中进行，不同研究人员主要依靠所在实验室的设备条件，采用不同形状和体积的盛水容器进行吸水试验。试验期间间隔2h注水一次，保证盛水容器中液面高出试件100～200mm，但盛水容器液面高度时常发生变化，试件表面液体压力发生变化，因此用于冲击压缩试验的不同含水率煤样的制作时存在试件吸水性能不稳定的问题，直接影响到含水煤岩样的制作效果：制备目标含水煤岩样时无规律可循，煤岩样需要多次浸泡取出称重，不同含水煤岩样制备效率较低，制作的精度难以满足煤岩样动态力学性质试验要求。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的含水煤岩样制备效率低的缺陷，从而提供一种制备含水煤岩样的装置、方法及含水煤岩样的应用。

为此，本发明提供了以下技术方案。

第一方面，本发明提供了一种制备含水煤岩样的装置，包括盛水容器、时间传感器和溢流管；

所述溢流管设置在所述盛水容器上部；

所述时间传感器用于记录煤岩样的吸水时间。

进一步的，所述盛水容器中设置有用于放置煤岩样的承载台，所述承载台可上下调节。

进一步的，所述承载台包括支撑架、支撑网和玻璃棒；

所述支撑架可拆卸的固定在盛水容器底部，所述支撑架可上下调节；

所述支撑网设置在所述支撑架上方，所述玻璃棒设置在支撑网上。

进一步的，所述含水煤岩样制备装置还包括排水管和控制单元，所述排水管设置在所述盛水容器下部。

进一步的，还包括干燥装置和称量装置。

第二方面，本发明还提供了一种含水煤岩样制备的方法，采用上述制备含水煤岩样的装置，包括以下步骤：