[发明专利]一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法

说明书

本发明公开了一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法，主要步骤为：制作煤基体两块及水泥浆，将两块煤基体之间充入水泥浆形成试样；将试样水平置于上下布置的两个直剪盒内，通过直剪盒固定分别固定上下两个煤基体，开动直剪仪器，并将压头施加于试样顶面，调整垂直应力到设定值，采用位移控制慢慢移动位于下方的剪切盒，实时采集剪切力，待到试样完全剪断后，停止试验，记录位移，峰值剪切力，残余剪切力等参数；最后通过数据拟合，计算出煤体的峰值和残余的内聚力和内摩擦角。通过设置对照实验，从而评定出破碎煤体注浆加固后界面强度变化。本发明以真实煤体作为基体，能够量化计算煤体注浆后的结构面间的强度，测试结果更加接近现场情况。

技术领域

本发明涉及一种煤体界面强度的测试方法，具体是一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法，属于矿业工程领域。

背景技术

破碎煤体广泛存在于煤矿巷道浅表，是由于围岩开采时表面由三向应力状态转为二向，强度变低，且所受应力超过其极限强度而产生破裂，滑移，产生塑性流动变形。一般地，破裂区范围与所处的地应力水平有关，埋深越大，破裂区越大。当前在国内煤矿采深逐渐加大，围岩条件逐渐恶化的情况下，巷道的煤体极易碎裂，张开，产生大变形，严重影响了安全生产工作。

煤层壁后注浆是阻止煤体碎裂进一步变形的有效方式。因其成本可控，效果良好而得到了较好的推广应用。注浆一般滞后掘进工作面，以及时封堵裂隙扩张为主要目的。注入的浆材一般为水泥浆液，会胶结煤体碎块，提高破裂煤体间的强度。由于碎裂煤体的强度取决于存在的次生结构面或裂隙，而非块煤本身，因此注浆实际上是提高了碎块间结构面的强度，从而整体上表现为强度增强。

目前研究多是从巷道宏观变形量来反映注浆加固效果，具体注浆后的煤体强度提高多少，结构面强度如何，仍然缺乏定量的描述。另外碎裂煤体形状不规则，难以取得标准的试样进行试验，同时存在着结构面形态复杂，取样时往往难以将碎块及其间的结构面同时取出等问题，这些往往限制了对碎裂煤体注浆加固强度的研究。因此十分有必要提出一种可以测试注浆加固后碎裂煤体的方法，推动注浆参数优化和煤体强度量化评价。

发明内容

本发明的目的在于提供一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法，能够量化计算煤体注浆后的结构面间的强度，使测试结果更加接近现场情况。

为实现上述目的，本发明提供的一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法，包括以下步骤：

(一)制作煤基体两块：在现场取煤样，并根据现场煤体赋存状态，将煤体压制成立方体煤基体，该煤基体为实验所需的尺寸；

(二)制作水泥浆；

(三)将两块煤基体的侧面和底面均匀涂抹凡士林，防止注入带压水泥浆时，水泥浆从侧面或底面渗漏；

(四)制作试样：

a、注浆腔室的横截面大于两个煤基体的横截面之和，且能同时竖直放置两个煤基体；将涂抹好凡士林的煤基体分两次紧贴注浆腔室相对的两个壁面竖直放入，两个煤基体分置注浆腔室两侧，确保煤基体表面与注浆腔室内表面贴合密实；两块煤基体间留有注浆间隙；

b、将水泥浆注入两块煤基体间的注浆间隙，让水泥浆完全与注浆间隙内的煤基体壁面充分接触密实，之后形成试样；

(五)从腔室中取出水泥浆加固好的试样，在恒温恒湿条件下保养28天，使水泥浆完全固结，并胶结两块煤基体，备用；