不同孔隙率型煤的制作方法技术

不同孔隙率型煤的制作方法，主要采用软煤制作型煤，制作方法的主要过程是筛选煤样、干燥颗粒煤样、添加蒸馏水搅拌煤样、不同负荷下压制型煤、干燥型煤煤样、孔隙率的计算、origin软件绘制曲线及回归数据（拟合），本发明专利技术不仅提高了不同孔隙率型煤煤样制作的效率，还可为较好地研究深部软煤层瓦斯渗流规律奠定理论基础。

Making method of different porosity briquette

Soft coal is mainly used to make briquette with different porosity. The main process of making briquette is screening coal samples, drying granular coal samples, adding distilled water to mix coal samples, pressing briquette under different loads, drying briquette samples, calculation of porosity, drawing curve and regression data by Origin Software (fitting). The invention not only improves the efficiency of briquette sample preparation with different porosity, but also lays a theoretical foundation for better studying the law of gas seepage in deep soft coal seam.

【技术实现步骤摘要】
不同孔隙率型煤的制作方法
本专利技术涉及一种不同孔隙率型煤的制作方法，主要适用于实验室内不同孔隙率型煤煤样的制作。
技术介绍
随着煤炭需求量越来越大，煤层开采深度的增加，高瓦斯低渗透成为瓦斯治理的难题，煤层的渗透性越低，孔隙率越低。又因为软煤层较易发生突出，而硬煤层不易发生突出。软煤在原始煤层赋存状态下处于一定的形态，可以称之为型煤。但是，当煤样从原始煤层中被取出时处于松散状态，与原始煤层的赋存状态相差较大。为了在实验室做到相似模拟，需要对软煤体进行重新压制，但不同的压制负荷制作出的型煤孔隙率不同，为了得到某一定值孔隙率的型煤，须知道其压制负荷是多少。因此研究出不同孔隙率型煤的制作方法，不但提高了不同孔隙率型煤煤样制作的效率，还可为较好地研究深部软煤层瓦斯渗流规律奠定理论基础。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种不同孔隙率型煤的制作方法，以便提高不同孔隙率型煤煤样制作的效率，为较好地研究深部软煤层瓦斯渗流规律奠定理论基础。不同孔隙率型煤的制作方法，按照如下步骤进行：①将从工作面取回的新鲜煤样进行粉碎，粉碎后进行筛选，筛选出粒径为0~0.25mm的煤样；②将筛选出的粒径为0~0.25mm的煤样放置在干燥箱中进行干燥，并设置干燥箱温度为105℃，每隔0.5小时测试颗粒煤的质量，直至质量不再发生变化，然后放入干燥器中冷却、备用；③称取一定质量上述已经干燥过的煤样，添加20%的蒸馏水，均匀搅拌；④将均匀搅拌后的湿润煤样加入型煤模具中，采用伺服万能试验机在恒定的压制负荷（F1）下，稳压20min，即可加工制作成型煤；⑤将制作好的型煤放置在干燥箱中干燥，并设置干燥箱的温度为105℃，每隔0.5小时测试型煤质量，直至型煤质量不再发生变化，并记录最后一次称重的质量（m1），从而得到干燥的型煤；⑥孔隙率=（真相对密度-视相对密度）/真相对密度，即Φ=（TRD-ARD）*100%/TRD。煤的真相对密度采用《煤的真相对密度测定方法》GBT217-2008进行测定，测定结果为TRD。采用游标卡尺测量干燥型煤的高度h1及型煤的直径为d，并计算出型煤的视相对密度ARD=4m1/πd2h1，即可计算出压制负荷为F1时型煤的孔隙率；⑦重复步骤③~⑥，将压制负荷设置为F2、F3、F4及F5，即可计算出压制负荷为F2、F3、F4及F5时型煤的孔隙率Φ2、Φ3、Φ4及Φ5；⑧采用origin软件绘制孔隙率（Φ）、压制负荷（F）的二维坐标图，并进行非线性拟合，根据拟合公式计算目标孔隙率时所对应的压制负荷。本专利技术步骤①中可供选择的粒径有0~0.25mm、0.25mm~0.5mm及按照一定的比例进行混合。本文以单一的粒径区间0~0.25mm为例进行说明不同孔隙率型煤的制作方法。本专利技术步骤③中压制每个型煤时所添加的含水率相同。本专利技术步骤④中的型煤模具由压力头（1）、圆筒（5）及退模套筒（8）组成，手柄（4）、（7）、（10）分别与压力头（1）、圆筒（5）、退模套筒（8）固定连接，退模套筒（8）的空心部分由空心部分（9）及空心部分（11）组成，空心部分（9）的直径与圆筒（5）的直径相同，空心部分（9）的直径大于空心部分（11）的直径，退模套筒（8）的空心部分（11）的直径大于圆筒（5）的空心部分（6）的直径。本专利技术步骤④中的伺服万能试验机由控制面板（12）、伺服控制系统（13）、带螺纹的柱子（14）、上压板（15）、下压板（16）、台面（17）、空壳箱体（18）及液压千斤顶（19）组成。控制面板（12）通过信号线与伺服控制系统（13）连接，伺服控制系统（13）通过信号线与液压千斤顶（19）连接。液压千斤顶（19）与台面（17）的中心固定连接，台面（17）与空壳箱体（18）固定连接，台面（17）与下压板（16）固定连接，上压板（15）通过螺纹与带螺纹的柱子（14）连接，带螺纹的柱子（14）与地面（20）固定连接。本专利技术步骤④中压制型煤的具体步骤为:A.将伺服万能试验机的上压板（15）升高至某一高度处；B.将圆筒（5）放置在伺服万能试验机的下压板（16）上面；C.将均匀搅拌的湿润煤样加入圆筒（5）的空心（6）里面，加入完毕后，将压力头（1）插入圆筒（5）的空心（6）里面上下捣压，进行预压实，预压实后将压力头（1）留置在空心（6）里面；D.将伺服万能试验机的上压板（15）将低，直至距离压力头（1）的上端面（3）2mm，停止下降；E.启动伺服控制系统（13），在控制面板（12）中设置压制负荷（F）及将稳压时间设置为20min；设置完毕后，在控制面板中（12）点击开始测试按钮，下压板（16）在液压千斤顶（19）的作用下向上移动，达到设置的压力时，进入稳压阶段。当压力降低时，伺服万能试验机将自动补荷；当压力升高时，伺服万能试验机将自动降荷；型煤压制中示意图，如图4所示；F.当稳压时间结束后，伺服万能试验机自动卸压，压力头上端面（3）与压力板（15）自动分离，当伺服万能试验机完全卸压后，停止伺服控制系统（13）；把压力头（1）和圆筒（5）整体倒置，使压力头的上端面（3）与伺服万能试验机的下压板（16）接触；将退模套筒（8）倒扣在倒置的压力头（1）和圆筒（5）上；G.将伺服万能试验机的上压板（15）将低，直至距离退模套筒（8）的底面2mm，停止下降；H.启动伺服控制系统（13），在控制面板（12）中设置负荷；设置后，在控制面板中（12）中点击开始测试按钮，下压板（16）在液压千斤顶（19）的作用下向上移动，如图5所示；直至圆筒（5）中的型煤被完全退出，停止伺服控制系统（13），即型煤进入退模套筒（11）中，型煤位于压力头（1）的下端面（2）的上面，当伺服万能试验机完全卸压后，将上压板（15）升直足够高处，取下退模套筒（11），取出型煤即可。本专利技术步骤⑤中，对于每个型煤的干燥，干燥箱的温度均设置为105℃。本专利技术步骤⑥中每个型煤的直径d相同，其由模具本身尺寸决定。本专利技术与现有技术相比所具有的有益效果是：本专利技术研究出不同孔隙率型煤的制作方法，不但提高了型煤煤样制作的效率，还可为较好地研究深部软煤层瓦斯渗流规律奠定理论基础。附图说明图1制作型煤的压力头；图2制作型煤的套筒；图3制作型煤的退模装置；图4压制型煤中示意图；图5退模中示意图；图6孔隙率及压制负荷拟合曲线图。具体实施方式将在压力F1、F2、F3、F4及F5下制作好的型煤放置在干燥箱中干燥，并设置干燥箱的温度为105℃，每隔0.5h测试型煤质量，直至型煤质量不再发生变化，从而得到干燥的型煤，质量为m1，m2，m3，m4及m5。孔隙率=（真相对密度-视相对密度）/真相对密度，即Φ=（TRD-ARD）*100%/TRD。煤的真相对密度采用《煤的真相对密度测定方法》GBT217-2008进行测定，测定结果为TRD。采用游标卡尺测量出干燥型煤的高度h1、h2、h3、h4及h5及型煤的直径为d，并计算出型煤的视相对密度ARD=4m1/πd2h1（其中m为m1，m2，m3，m4及m5；h为h1、h2、h3、h4及h5）；上述步骤的数据记录如下表所示：对表中孔隙率及压制负荷绘制散点图，采用origin软件进行非线性拟合，获得拟合曲线（如图6所示）及拟合公式Φ=aFb，拟合参数a=36.27288本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.不同孔隙率型煤的制作方法，其特征在于包括以下步骤：①将从工作面取回的新鲜煤样进行粉碎，粉碎后进行筛选，筛选出粒径为0~0.25mm的煤样；②将筛选出的粒径为0~0.25mm的煤样放置在干燥箱中进行干燥，并设置干燥箱温度为105℃，每隔0.5小时测试颗粒煤的质量，直至质量不再发生变化，然后放入干燥器中冷却、备用；③称取一定质量上述已经干燥过的煤样，添加20%的蒸馏水，均匀搅拌；④将均匀搅拌后的湿润煤样加入型煤模具中，采用伺服万能试验机在恒定的压制负荷（F1）下，稳压20min，即可加工制作成型煤；⑤将制作好的型煤放置在干燥箱中干燥，并设置干燥箱的温度为105℃，每隔0.5小时测试型煤质量，直至型煤质量不再发生变化，并记录最后一次称重的质量（m1），从而得到干燥的型煤；⑥孔隙率=（真相对密度‑视相对密度）/真相对密度，即（TRD‑ARD）*100%/TRD；煤的真相对密度采用《煤的真相对密度测定方法》GBT217‑2008进行测定，测定结果为TRD；采用游标卡尺测量干燥型煤的高度h1及型煤的直径为d，并计算出型煤的视相对密度ARD=4m1/πd2h1，即可计算出压制负荷为F1时型煤的孔隙率Φ1 ；⑦重复步骤③~⑥，将压制负荷设置为F2、F3、F4及F5，即可计算出压制负荷为F2、F3、F4及F5时型煤的孔隙率Φ2、Φ3、Φ4 及Φ5；⑧采用origin软件绘制孔隙率（Φ）、压制负荷（F）的二维坐标图，并进行非线性拟合，根据拟合公式计算目标孔隙率时所对应的压制负荷。...

【技术特征摘要】
1.不同孔隙率型煤的制作方法，其特征在于包括以下步骤：①将从工作面取回的新鲜煤样进行粉碎，粉碎后进行筛选，筛选出粒径为0~0.25mm的煤样；②将筛选出的粒径为0~0.25mm的煤样放置在干燥箱中进行干燥，并设置干燥箱温度为105℃，每隔0.5小时测试颗粒煤的质量，直至质量不再发生变化，然后放入干燥器中冷却、备用；③称取一定质量上述已经干燥过的煤样，添加20%的蒸馏水，均匀搅拌；④将均匀搅拌后的湿润煤样加入型煤模具中，采用伺服万能试验机在恒定的压制负荷（F1）下，稳压20min，即可加工制作成型煤；⑤将制作好的型煤放置在干燥箱中干燥，并设置干燥箱的温度为105℃，每隔0.5小时测试型煤质量，直至型煤质量不再发生变化，并记录最后一次称重的质量（m1），从而得到干燥的型煤；⑥孔隙率=（真相对密度-视相对密度）/真相对密度，即（TRD-ARD）*100%/TRD；煤的真相对密度采用《煤的真相对密度测定方法》GBT217-2008进行测定，测定结果为TRD；采用游标卡尺测量干燥型煤的高度h1及型煤的直径为d，并计算出型煤的视相对密度ARD=4m1/πd2h1，即可计算出压制负荷为F1时型煤的孔隙率Φ1；⑦重复步骤③~⑥，将压制负荷设置为F2、F3、F4及F5，即可计算出压制负荷为F2、F3、F4及F5时型煤的孔隙率Φ2、Φ3、Φ4及Φ5；⑧采用origin软件绘制孔隙率（Φ）、压制负荷（F）的二维坐标图，并进行非线性拟合，根据拟合公式计算目标孔隙率时所对应的压制负荷。2.如权利要求1所述的不同孔隙率型煤的制作方法，其特征在于：步骤①中可供选择的粒径有0~0.25mm、0.25mm~0.5mm及按照一定的比例进行混合，本文以单一的粒径区间0~0.25mm为例进行说明不同孔隙率型煤的制作方法。3.如权利要求1所述的不同孔隙率型煤的制作方法，其特征在于：步骤③中压制每个型煤时所添加的含水率相同。4.如权利要求1所述的不同孔隙率型煤的制作方法，其特征在于：步骤④中的型煤模具由压力头（1）、圆筒（5）及退模套筒（8）组成，手柄（4）、（7）、（10）分别与压力头（1）、圆筒（5）、退模套筒（8）固定连接，退模套筒（8）的空心部分由空心部分（9）及空心部分（11）组成，空心部分（9）的直径与圆筒（5）的直径相同，空心部分（9）的直径大于空心部分（11）的直径，退模套筒（8）的空心部分（11）的直径大于圆筒（5）的空心部分（6）的直径。5.如权利要求1所述的不同孔隙率型煤的制作方法，其特征在于：步骤④中的伺服万能试验机由控制面板（12）、伺服控制系统（13）、带螺纹的柱子（14）、上压板（15）、下压板（...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳基伟，王兆丰，王彬，邢医，陈金生，董家昕，马树俊，郑梦浩，霍肖肖，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41