[发明专利]真三维应力下注水润湿煤岩卸压防冲试验方法

说明书

本发明公开了一种真三维应力下注水润湿煤岩卸压防冲试验方法，包括试样准备；安装注水管；原煤试样在真三轴试验测试装置上安装；施加三轴应力；卸压；模拟顶板来压；更换原煤试样，重复步骤二至步骤四；注水试验；重复步骤六，再次模拟顶板来压；整理试验数据。选用前表面带注水孔的六面体原煤试样进行试验，再将六面体试样置于专用的真三轴试验测试装置中，巧妙利用卸压过程中的应力加载方式的控制以及模拟顶板来压等步骤，进行真三维应力下注水润湿煤岩卸压防冲室内模拟试验方法，用于研究煤层在原生应力作用下注水防治冲击地压的机理，为科学选择相关工艺参数提供科学依据。

技术领域

本发明属于煤岩室内试验技术领域，具体涉及一种真三维应力下注水润湿煤岩卸压防冲的试验方法。

背景技术

随着煤炭资源开采深度和开采强度的增加，矿井冲击地压等动力灾害日益加剧，严重地威胁着煤矿开采的安全。统计分析表明，各种类型的矿井都有冲击地压发生的报告，各类煤层都发生过冲击现象，地质构造从简单到复杂，煤层从薄到特厚，倾角从水平到急倾斜，砾岩、砂岩、灰岩、油母页岩顶板都发生过冲击地压。冲击地压是指井巷或工作面周围岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。它具有很大的破坏性，是煤矿重大灾害之一。

煤层注水预防冲击地压的方法简单易行，防治费用低，适应性广。即使是水不湿润的煤层，只需要加入很少量的湿润剂也可以适用，而且还具有降尘、降温及软化煤层的多种效果，一举数得，因而可以作为防治冲击地压的首选措施。煤层注水从20世纪的50年代初，就在原苏联煤矿中用于防治冲击地压。在世界各采煤国家中，采用煤层注水的方法，防治冲击地压已获得到了最广泛的应用。我国是在20世纪80年代初，首先在抚顺龙凤矿的冲击地压防治中成功应用了煤层注水。目前，煤层注水已在全国的冲击地压防治中得到推广。

煤层注水防治冲击地压虽然已经有很长的历史，但是迄今为止很少见到有关煤层注水预防冲击地压的机理和有关煤层注水防治冲击地压工艺参数选择研究的报道。煤层注水防治冲击地压的工艺参数选择缺乏科学依据，还没有一个基本上较为完整的方法，仍然依靠工程类比和经验进行确定。造成这一现状的最主要原因就是没有实用的试验装置及创新的试验方法对注水润湿煤岩卸压防冲机理进行试验支撑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种真三维应力下注水润湿煤岩卸压防冲室内模拟试验方法，用于研究煤层在原生应力作用下注水防治冲击地压的机理，为科学选择相关工艺参数提供科学依据。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种真三维应力下注水润湿煤岩卸压防冲试验方法，包括以下步骤：

步骤一、试样制备；

将原煤块体切割成六面体，然后通过磨床进行加工，使其端面平整度为±0.02mm以内，在105±15°温度下烘干24±4小时后，冷却至常温备用；

步骤二、安装注水管；

用钻机在六面体的原煤试样前表面居中位置处打水平盲孔作为注水孔，选取外径与注水孔直径相等，长度比注水孔深度小8—12mm的注水管，并在注水管外壁均匀涂抹硅橡胶，将注水管插入注水孔内，通过硅橡胶密封注水管外壁与注水孔之间的缝隙，然后在注水孔口部安装万向密封接头；

步骤三、原煤试样在真三轴试验测试装置上安装；