[发明专利]煤系岩石残余碎胀系数测量方法及系统

权利要求书

1.一种煤系岩石残余碎胀系数测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.测量原始体积V_原始

确定待测岩石的抽真空参数，并用抽气泵将装有待测岩石的真空压缩袋抽成真空，然后将装有待测岩石的真空压缩袋放入装有V₁液体的测量容器中，并记录测量容器稳定后的体积刻度值V₂；对空的真空压缩袋抽真空，将抽真空后的真空压缩袋放入测量容器中，并分别记录放入前后测量容器上的体积刻度值V_bag1与V_bag2；待测岩石的体积V_原始＝V₂-V₁-(V_bag2-V_bag1)；

步骤2.破碎与分选

将待测岩石从真空压缩袋中取出，放入捣碎筒中；通过线绳将落锤固定在固定架上，并提升到一定高度；松开细绳，使落锤落入捣碎筒内，以实现破碎岩石；重复上述破碎操作，直至待测岩石的破碎块度满足试验要求；

将破碎后的待测岩石碎块放入不同孔径大小的分样筛中，进行分选；

步骤3.测量破碎后的体积V_后i

将待测岩石碎块放入施压圆筒内；通过液压油泵驱动安装在机架上的分离式液压千斤顶伸出一定高度H_伸出i，进而抵推荷载传递柱将向下压力传递给施压圆筒中的待测岩石碎块，对待测岩石碎块施加应力压力σ_i；

计算破碎后的体积V_后i＝(H_机架-H_伸出i-H_千斤顶-H_传递柱)S，式中：H_机架为机架的总高度；H_千斤顶为分离式液压千斤顶的固定高度；H_传递柱为荷载传递柱的高度；S为施压圆筒的横截面积；

步骤4.计算岩石残余碎胀系数K_i

其中，在步骤1中，岩石抽真空参数为：真空度达到一定程度后的抽气量，采用如下公式计算得到：

Q＝f(α,β)＝a lnα+be^-β+c，

式中，Q-抽气量；f(α,β)-抽气量函数；α-岩石坚硬程度系数；β-岩石松散破碎程度系数；a、b、c为敏感系数。

2.根据权利要求1所述的煤系岩石残余碎胀系数测量方法，其特征在于：

其中，a、b的取值满足以下关系：

c的值通过至少1组试验确定。

3.根据权利要求2所述的煤系岩石残余碎胀系数测量方法，其特征在于：

其中，待测岩石敏感系数c值的确定方法为：

首先，根据待测岩石选择a和b取值相同的标定用岩石；

然后，将标定用岩石放入真空压缩袋中，用抽气泵对其抽气，当真空度达到0.001个大气压时，停止抽气，记录此时的抽气量Q₁；将真空压缩袋放进测量容器中，获取其体积V₁；从测量容器中取出真空压缩袋，小幅度增加抽气量Q_恒,随后重新将其放进测量容器中，获取其体积V₂，V₂对应的抽气量Q₂＝Q₁+Q_恒；重复前述步骤，获取Q_j与V_j、Q_j+1与V_j+1，当时，认为抽气量趋于稳定，将此时对应的Q_j作为标定用岩石的无损抽气量Q；

最后，将α、β、Q联立，即可求得c，

不同形状或者种类的待测岩石在a和b取值相同的情况下，仅需采用上述方法确定一次c值。

4.根据权利要求1所述的煤系岩石残余碎胀系数测量方法，其特征在于，还包括：

步骤5.确定岩石压力、破碎块度与岩石残余碎胀系数之间的函数关系：

式中，l、m、n、p分别为相关系数，通过4组试验数据可求得。

5.根据权利要求1所述的煤系岩石残余碎胀系数测量方法，其特征在于：

其中，待测岩石为任意形状的岩石。