[发明专利]一种模拟非均质围岩的相似材料及其制备方法

说明书

本发明公布了一种模拟非均质围岩的相似材料及其制备方法，所述的相似材料分为四层，每层的导热系数不同，该相似材料以石膏、河沙、水泥、土为骨料，Fe₂O₃粉末为增导剂，水为调和剂。所述相似材料每层不同导热系数的组分配比如下：第一层，石膏100份、Fe₂O₃粉末5份、水20份；第二层，河沙70份、水泥10份、Fe₂O₃粉末8份、水10份；第三层，水泥100份、Fe₂O₃粉末5份、水20份，第四层，土100份、Fe₂O₃粉末5份、水20份。本发明可以配制多层导热系数不同的相似材料用于模拟实验，能较真实的模拟出非均质巷道围岩的导热性能，且相似材料的配制简单、成型快、均匀性好、材料获取容易、成本低，通过改变Fe₂O₃粉末的量可调节材料的导热系数。

技术领域

本发明涉及一种应用于矿井热害治理领域的技术方法，尤其涉及一种模拟非均质围岩的相似材料及其制备方法。

背景技术

随着煤矿开采深度的增加，矿井热害问题日益严重，高地温的围岩散热是造成巷道及采场热害的主要热源之一。因此，研究分析围岩散热规律对热害防治具有重要应用价值。模型实验是以相似理论为基础的一种科学研究方法，采用相似模型实验方法研究围岩温度场的分布规律，把实验结果推广到实际的巷道围岩温度场分析中，可以解决实际矿井热害防治工程中的一些问题，这种研究方法具有直观、简便、经济以及实验周期短等优点。根据相似理论，在模型实验中需采用相似材料制作模型，因此，选择合适的相似材料及确定满足相似原理的配比非常重要。

目前，对巷道围岩温度场的模拟实验研究基本都假设巷道围岩是均质、各向同性，这种假定对于研究分析巷道围岩散热发挥了积极的作用，解决了巷道围岩散热的一些问题。然而在实际工程中巷道围岩是非均质、各向异性介质，均质假定不能深入分析和完全反映实际非均质围岩温度场的变化规律，因此，建立一种模拟非均质巷道围岩的相似材料的制备方法，进而构建非均质巷道围岩模型是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟非均质巷道围岩的相似材料及其制备方法，为研究非均质围岩散热规律提供技术支持。

本发明解决上述问题是通过以下技术方案实现的：

一种用于模拟非均质巷道围岩的相似材料，该相似材料分为四层，每层导热系数不同，每层相似材料的组分配比如下：

第一层：石膏：80～120份，Fe₂O₃粉末：4～10份，水：10～30份；

第二层：河沙：60～90份，水泥：10份，Fe₂O₃粉末：4～10份，水：10～30份；

第三层：水泥：80～120份，Fe₂O₃粉末：4～10份，水：10～30份；

第四层：土：80～120份，Fe₂O₃粉末：4～10份，水：10～30份。

优选的，一种用于模拟非均质巷道围岩的相似材料，每层相似材料的组分配比如下：

第一层：石膏：100份，Fe₂O₃粉末：4～10份，水：10～30份；

第二层：河沙：70份，水泥：10份，Fe₂O₃粉末：4～10份，水：10～30份；

第三层：水泥：100份，Fe₂O₃粉末：4～10份，水：10～30份；