[发明专利]一种煤的抗冲击性能测定方法

说明书

技术领域

本发明属于能源技术中的煤炭开发领域，适用于煤的物理力学性能中的抗冲击性能的测定。

背景技术

随着煤炭开采深度日益加大，煤岩动力灾害势必日趋严重。普遍学者认可的煤与瓦斯突出综合假设认为，煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯和煤的物理力学性质三者综合作用的结果。其中高压瓦斯在突出的发展过程中起决定性的作用；地应力(构造应力、自重应力、采动应力、温度应力等)突变和采矿活动扰动是激发突出的因素；而煤的物理力学性质则是阻碍突出的因素。煤的抗冲击性能是煤的物理力学性能之一。

目前煤矿普遍使用中华人民共和国煤炭工业部部标准《煤的坚固性系数测定方法》MT49-87主要测定煤的坚固性系数，适用于褐煤、烟煤、无烟煤的坚固性系数测定，不适用于天然焦和焦炭。煤的坚固性是煤的各种性质所决定的抵抗外力破坏能力的一个综合性指标，用坚固性系数f表示；采用捣碎法测定坚固性系数f值。其主要是采用在捣碎筒中将一定质量的重锤提到一定高度，使其自由落下冲击试样，冲击一定次数，统计一定粒度下的粉煤量。

测定煤的坚固性系数的方法其主要不足在于只能采用一定冲击速度或冲量来破坏煤体，其冲击速度或冲量单一。然而煤矿开采过程中易发生煤岩动力灾害的爆破掘进、石门揭煤等作业工序均是使煤体承受不同强度动载作用。因此，亟待提出一种能确定煤的抗冲击性能的测定方法。

发明内容

本发明提出一种煤的抗冲击性能测定方法，旨在解决煤在冲击荷载破坏下所表现出的抗冲击性能确定问题。

为实现上述目的，本利用动载冲击实验系统和分样筛、天平，提出了一种煤的抗冲击性能测定方法。

所述动载冲击实验系统包括：子弹、压杆、动力系统、测速系统。所述子弹为φ50mm×400mm的圆柱体；所述压杆为钢质圆柱体压杆直径为φ50mm×2000mm；所述动力系统能够产生4～20m/s撞击速度的子弹；所述测速系统能够测量运动子弹冲击速度。

所述天平为最大称重1000g，感量0.01g。

所述分样筛为：孔径5mm，2mm，1mm，0.5mm，0.2mm各一个。

具体实施步骤如下：

步骤一：将块煤煤样制成φ50mm×50mm的圆柱体试样(四个)，利用天平将每个煤试样称重；

步骤二：利用动载冲击实验系统，将每一个煤试样采用一种子弹冲击速度冲击破碎(单位：m/s)，四种不同冲击速度分别在区间[4，8)、[8，12)、[12，16)、[16，20]下各取一个，通过公式计算出四种不同冲击速度下的子弹单位质量具有的冲击动能；

步骤三：利用分样筛为煤冲击破碎后试样(共四个)逐一筛分成八个粒度(单位：mm)区间(0，0.2]、(0.2，0.5]、(0.5，1]、(1，2]、(2，5]，利用天平将五个不同区间粒度粉煤称重，通过公式计算新表面积；

步骤四：通过公式计算出四个煤试样的抗冲击系数，最终其取算术平均值。

本发明的有益效果是，利用动载冲击实验系统和分样筛、天平可测定出煤的抗冲击性能。为采掘工作面前方煤岩动力灾害预测的准确性，提供煤的抗冲击性能临界值确定方法和预警标准。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的利用的动载冲击实验系统示意图。

具体实施方式

煤矿开采过程中易发生煤岩动力灾害的爆破掘进、石门揭煤等作业工序均是使煤体承受不同强度动载作用。测定煤的抗冲击性能可以确定煤的一种物理力学性能，可以为提高采掘工作面前方煤岩动力灾害预测的准确性，提供煤的抗冲击性能临界值确定方法和预警标准。

具体实施步骤如下：

步骤一：井下同一煤层取大块煤体若干，将块煤煤样制成φ50mm×50mm的圆柱体试样(四个)，利用天平将每个煤试样称重；

步骤二：将四个煤试样分别放在两个压杆(4位置)中间(5位置)，利用动载冲击实验系统，调节动力系统(1位置)，将每一个煤试样采用一种子弹(2位置)冲击速度冲击破碎(单位：m/s)，四种不同冲击速度分别在区间[4，8)、[8，12)、[12，16)、[16，20]下各取一个，子弹速度的精确值由测速仪(3位置)获得，通过公式(1)计算出四种不同冲击速度下的子弹单位质量具有的冲击动能；