一种水-岩作用下煤样质量变化率的时变模型建立方法技术

一种水‑岩作用下煤样质量变化率的时变模型建立方法，包括：第一步、测量煤样的尺寸及质量，计算质量密度；第二步、利用超声波测速仪测定煤岩声速；第三步、按设定摩尔浓度配制水溶液，测定溶液中初始钙镁离子浓度，选取一组试样，浸泡于给定摩尔浓度及不同pH值的水溶液，每天测得煤样质量、溶液pH值、钙与镁离子浓度；第四步、计算质量变化率与各影响因素的灰色相对关联度，得到最显著性参数，构建煤样质量变化率关于浸泡天数、溶液的即时pH、溶液即时钙、镁离子浓度的GM(0,N)多元灰色预测模型。通过该模型，利用水溶液中现有的pH值和离子浓度，设定浸泡天数即可对煤样质量变化率及水溶液的侵蚀能力做出预测。

【技术实现步骤摘要】
一种水-岩作用下煤样质量变化率的时变模型建立方法
本专利技术涉及一种水-岩作用下煤岩质量的时变模型及其影响因素分析法，特别是煤岩体在开放式浸泡加载条件下其质量变化率与浸泡天数、浸泡液pH、浸泡液钙与镁离子浓度的多元预测模型建立方法，属于岩石力学、材料力学特性研究

技术介绍
煤是沉积岩，煤体内部含有大量的裂隙、孔隙、层理等诸多缺陷，因而具有均质性较差、加工困难、研究结果离散性大等特点。在自然环境中，煤岩更是难以避免与雨水、地下水等不同pH值的水溶液长时间接触。水岩化学作用就是指水溶液渗透到岩体中或水分子附着到可溶性岩石的离子产生离子交换,岩石的原生孔隙扩展导致岩体内部稳态失衡，减少岩体的内聚力。因而水岩化学作用对煤岩造成的化学损伤会给开采挖掘工程带来安全隐患，需要提前预测与评估煤岩体宏观与微观特性的结构特性。质量变化率是对煤岩成分和结构分析中最直观的综合变量，影响质量变化率的因素有：煤赋存的地层地质条件、煤内部的孔隙与裂隙分布、化学液的酸碱度、化学液的成分、空气二氧化碳含量、温度、浸泡程度和时间等。学者们研究发现，煤样内部孔隙以及成分与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水-岩作用下煤样质量变化率的时变模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：制作标准煤样，选择合适标准煤样作为对象，配置不同钙、镁离子浓度和pH的水溶液；/nS2：将标准煤样浸泡在水溶液中进行浸泡试验，测量不同时刻水溶液的pH、离子浓度和煤样质量，计算不同时刻标准煤样的质量变化率；/nS3：基于灰色相对关联度理论，分别计算出各时刻质量变化率与对应浸泡天数、溶液相对值、离子浓度的灰色相对关联度，筛选出灰色相对关联度值较大的变量；/nS4：建立质量变化率关于筛选出的变量的GM(0,N)灰色预测模型，计算出相关系数R，评价拟合效果。/n

【技术特征摘要】
1.一种水-岩作用下煤样质量变化率的时变模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制作标准煤样，选择合适标准煤样作为对象，配置不同钙、镁离子浓度和pH的水溶液；
S2：将标准煤样浸泡在水溶液中进行浸泡试验，测量不同时刻水溶液的pH、离子浓度和煤样质量，计算不同时刻标准煤样的质量变化率；
S3：基于灰色相对关联度理论，分别计算出各时刻质量变化率与对应浸泡天数、溶液相对值、离子浓度的灰色相对关联度，筛选出灰色相对关联度值较大的变量；
S4：建立质量变化率关于筛选出的变量的GM(0,N)灰色预测模型，计算出相关系数R，评价拟合效果。


2.根据权利要求1所述的一种水-岩作用下煤样质量变化率的时变模型建立方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
将采集的煤样加工成若干组标准煤样并测量各标准煤样的尺寸和质量；
测量各标准煤样中的声速，选取声速离散性最小的若干组试样作为实验对象；
配置不同钙、镁离子浓度和pH的水溶液。


3.根据权利要求1所述的一种水-岩作用下煤样质量变化率的时变模型建立方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
测量各水溶液的初始钙、镁离子浓度及标准煤样的初始质量，之后一种水溶液中放置一个标准煤样进行浸泡试验，每隔24小时记录一次即时溶液pH、即时钙离子浓度c1、即时镁离子浓度c2和即时质量m，根据即时质量相对初始质量差值除以初始质量计算煤样即时质量变化率η；


4.根据权利要求1所述的一种水-岩作用下煤样质量变化率的时变模型建立方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李顺才，薛禾辛，张农，赵云龙，郭晓琦，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32