[发明专利]一种基于颗粒煤压缩实验的破碎比功测试系统

说明书

本发明公开了一种基于颗粒煤压缩实验的破碎比功测试系统，包括按系统流向依次布置的初始筛分装置、电子天平、颗粒压缩实验机、收集装置、粒度分析仪、破碎功统计程序、表面积统计程序和破碎比功计算程序。收集装置安置在颗粒压缩实验机下压杆。利用初始筛分装置筛选颗粒煤，电子天平称取颗粒煤的初始质量，通过颗粒压缩实验机压缩破坏颗粒煤并记录过程的力‑位移数据，利用收集装置收集破碎煤，采用粒度分析仪测试破碎煤的粒径分布，统计颗粒煤压缩破坏过程的破碎功和新增表面积获得破碎比功。该系统可以准确测得煤的破碎比功，反映煤的突出危险性。

技术领域

本发明涉及一种煤的突出危险性预测技术，尤其涉及一种基于颗粒煤压缩实验的破碎比功测试系统。

背景技术

煤与瓦斯突出预测主要依据煤层瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯初始放散指标、煤的坚固性系数、钻屑指标等。按照行业规定：当煤层瓦斯压力P≤0.74MPa且瓦斯含量W≤8m3/t为无突出危险区，可以进行安全作业。

随着煤田开采深度不断延伸，煤与瓦斯突出灾害愈发严重，灾害的发生原因愈发复杂，截止目前煤与瓦斯突出灾害依然严重威胁着煤矿的安全生产。根据现有资料显示，近期发生的煤与瓦斯突出事故表现出与地质构造存在着密切联系，尤其是经常发生在小构造附近，这类煤与瓦斯突出灾害的动力作用和瓦斯涌出量较小。这类煤与瓦斯突出具有极强的隐匿性，灾害发生的瓦斯条件较低，甚至在部分低瓦斯矿井发生煤与瓦斯突出事故。因此，常用的瓦斯指标很难能够准确预测煤层的突出危险性。

煤的破碎比功是反映煤破碎后形成单位新增表面积所消耗的破碎功，该参数是煤的特征属性之一。破碎作为煤与瓦斯突出发展过程的必要环节，煤的破碎比功同样表征煤的突出危险性大小。煤的破碎比功测试方法可分为落锤法和颗粒压缩法。落锤法是一种被动测定法，总破碎功仅与重锤质量、下落高度和次数有关，并未充分考虑冲击破碎煤的自身特性。测试过程中，总破碎功一部分转换成煤的有效破碎功，一部分能量将以声能、摩擦热等形式损失。然而，煤的有效破碎功是不可知的，总破碎功的有效转换率也是很难控制的，造成测试结果出现很大误差。

在安徽理工大学和中国矿业大学开展了颗粒煤压缩实验研究，研发一套基于颗粒煤压缩实验的破碎比功测试系统，能够准确的测试煤的破碎比功，提高煤的突出危险性预测效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于颗粒煤压缩实验的破碎比功测试系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于颗粒煤压缩实验的破碎比功测试系统，包括按系统流向依次布置的初始筛分装置、电子天平、颗粒压缩实验机、收集装置、粒度分析仪、破碎功统计程序、表面积统计程序和破碎比功计算程序。所述收集装置安置在颗粒压缩实验机下压杆。

进一步地，所述初始筛分装置是由4目、3目的筛子和托盘组成，可以筛选直径为4.6mm-5.9mm的球形煤颗粒。

进一步地，所述收集装置安装在颗粒压缩实验机下压杆，收集装置设置有放煤口和阀门。

进一步地，所述破碎功统计程序对压缩实验过程的力-位移数据进行积分处理，获得压缩实验过程的破碎功。

进一步地，所述表面积统计程序处理颗粒煤初始粒径和实验后破碎煤的粒径分布数据，获得压缩实验过程煤的新增表面积。

进一步地，所述破碎比功计算程序处理破碎功和新增表面积，获得煤的破碎比功。

进一步地，电子天平称取颗粒煤的初始质量。

进一步地，所述粒度分析仪测试破碎煤的粒径分布，获得各粒径分布范围的质量比例。