[发明专利]松软易破碎煤体原煤样标准试件的二次成型制作方法

说明书

技术领域

本发明属于采煤技术领域，涉及松软易破碎煤体原煤样标准试件的二次成型制作方法。

背景技术

松软易碎、强度较低的构造软煤原煤试件制作较难。因此，有关文献报道中对构造软煤的研究多采用型煤试件。但型煤与原煤试件在结构特征上存在一定差异，前者较难真实反映构造软煤的实际特征，在瓦斯渗透性实验研究中，型煤试件只能研究大致的变化规律，为了更加精确的反应不同煤体的瓦斯渗透规律，有必要采取更能反映煤体特征的原煤试件为研究对象。

实验用煤样试件可以分为型煤试件及原煤试件。型煤试件是通过原煤磨碎成一定粒度的小颗粒并加入一定量的粘结物质而得到的；原煤试件是通过岩心钻取芯直接得到或者用井下取得的原煤机械加工成预先制定好的一定规格的煤样试件。硬煤的原煤试件一般可使用岩心钻取芯直接制作；但是在形成过程中受到强烈地质构造作用，松软易碎、强度较低的构造软煤原煤样制作较难。主要原因在于岩心钻在取样时会存在一定的震动，加之构造软煤松软易碎，会导致取出来的煤样断裂甚至破碎，无法得到完整的原煤煤样。本发明采用“二次成型法”成功实现了构造软煤原煤试件的制作。

发明内容

本发明的目的在于提供松软易破碎煤体原煤样标准试件的二次成型制作方法，解决了型煤与原煤试件在结构特征上存在一定差异，型煤试件不能代替原煤试件这一问题。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

步骤1、选择受采动影响小的煤体地质单元，将上部的煤体清除掉使其留出一个台阶，不破坏煤体的赋存状态，将煤体台阶上的煤处理平整，选取层理较均匀不存在明显裂隙的区域，切锯出一块边长为200mm、切锯深度200mm的煤块；

步骤2、准备铁皮方框，边长和高度均为220mm，铁皮厚度为1mm，将铁皮方框套住煤块，选用聚氨酯作为填充胶接材料，均匀搅拌后浇筑在铁皮方框与煤块间的缝隙中；

步骤3、待聚氨酯凝固后，从煤体底部进行切割，切断后将煤体从煤层上取下，将其运至地面并进行蜡封运送至指定地点；

步骤4：拆开蜡封，沿着聚氨酯层锯切一周，将煤块与铁皮方框之间的聚氨酯去掉；

步骤5：取下铁皮方框，将煤块锯切，制作成长方体试件，长方体试件体积为100mm×100mm×150mm；

步骤6：将长方体试件在双端面磨石机上进行打磨，打磨时采用干磨的方法，对试件进行固定时要在试件被加持的侧面铺垫胶皮，以防试件受压；

步骤7：锯掉长方体试件四个角，使试件成类圆柱形，用纱布将 类圆柱形试件的凸棱打磨圆滑，用不锈钢加工一个内径为50mm、高110mm的圆柱体磨具，将试件放入其中，选择硅酮酸性玻璃胶将其补充成标准煤样试件，内径为50mm，高为100mm；

步骤8：将浇筑后的磨具置于阴凉干燥的空间内，待硅酮酸性玻璃胶凝固后，将试件推出磨具，标准的构造软煤原煤样试件制作完成。

进一步，所述步骤1中切锯前在锯条表面敷涂一层不具有渗透性的软滑油以减少锯割时对煤体的损伤。

进一步，所述步骤3中为了减少煤块的风化，蜡封后用塑料薄膜罩于煤块四周。

本发明的有益效果是可以制作出能替代型煤试件的原煤试件。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明构造软煤原煤试件的制取采用“二次成型法”：在井下采集形状规则、块度较大的煤块并带并运至地面；对选取的构造软煤煤块按照预想煤样进行机械加工。

(1)大块度煤的采集

由于构造煤松软破碎，而且煤矿井下活动空间范围极其有限，许多工具的使用受到制约，因而在煤矿井下取得大块度原煤难度较大。在前人研究的经验的基础上，经过尝试，选用锯槽加框浇筑法取样。

块度煤样采集前需要的材料及工具主要有：

①手锯：为了井下使用时稳定性好，手锯锯片应尽可能宽，硬度尽可能大。

②铁皮方框：煤块尺寸越小，锯取时破碎的可能性越大，块度过大，井下制取与搬运难度较大。经过尝试，选取边长与高度均为220mm的铁皮方框，铁皮厚度为1mm左右，铁皮焊接后在接口处打磨，最终成型。

③浇筑材料选择：选用聚氨酯作为填充胶接材料。主要原因在于聚氨酯流动性较强，且反应时间较短，操作方便，且其凝固后强度相对不大，能较容易地将煤块从铁皮方框中取出。

煤块采取步骤如下：