一种制备含水煤岩样的装置、方法及含水煤岩样的应用，属于煤岩样制备技术领域，克服现有技术中的含水煤岩样制备效率低的缺陷。本发明专利技术制备含水煤岩样的装置包括盛水容器、时间传感器和溢流管；所述溢流管设置在所述盛水容器上部；所述时间传感器用于记录煤岩样的吸水时间。采用本发明专利技术的装置制含水煤岩样时，煤岩样吸水稳定。吸水稳定。吸水稳定。
【技术实现步骤摘要】
一种制备含水煤岩样的装置、方法及含水煤岩样的应用
[0001]本专利技术属于煤岩样制备
，具体涉及一种制备含水煤岩样的装置、方法及含水煤岩样的应用。
技术介绍
[0002]随着我国煤矿高强度的开采，目前我国东部和中部地区的煤矿陆续进入深部开采，地应力、采动应力和瓦斯压力显著增大，煤层赋存地质条件复杂多变，冲击地压、煤与瓦斯突出等矿井动力灾害日趋严重。深部煤岩工程处于“三高一扰动”的应力状态，煤层开采过程中，受上覆岩层内厚层坚硬岩层垮落、井下爆破等产生的震动应力波的扰动，采煤工作面前方煤岩体受到超前支承压力、侧向支承压力等采动形成的动静载荷作用，当巷道围岩动静载荷超过煤岩体的动态强度时，井下出现大能量矿震，甚至诱发冲击地压事故。
[0003]为预防和治理冲击地压矿井，对运输平巷两帮煤层进行深孔注水软化，减小煤体的粘结力，改变煤的物理力学性质，降低煤体抗压强度和弹性模量，增加煤体塑性，减小煤体脆性，促使运输平巷围岩的高应力向深部围岩转移，降低和减弱煤层的冲击倾向性。目前煤矿煤层深孔注水已经成为冲击地压防治的有效措施之一，在我国冲击地压矿井得到了广泛应用。作为应用基础研究，国内外许多学者对含水煤和岩石的动、静态力学特性进行了大量霍普金森压杆(SHPB)冲击压缩试验研究，但对冲击地压矿井不同含水率煤样的动态力学性质研究的不足。
[0004]目前我国室内进行的煤岩吸水性试验中试样浸泡时间间隔为24h，当试件首次浸泡24h后取出称湿重，之后间隔24h取出称湿重，根据试件烘干后的重量和不同浸泡时间时的湿重量，计算出不同浸泡天数时试件的含水率，最后一次的重量作为试件吸水后的最终质量。但目前对不同含水率煤岩样的制作装备、制作方法等没有国家和行业标准，我国室内进行的煤岩吸水性试验是在盛水容器中进行，不同研究人员主要依靠所在实验室的设备条件，采用不同形状和体积的盛水容器进行吸水试验。试验期间间隔2h注水一次，保证盛水容器中液面高出试件100～200mm，但盛水容器液面高度时常发生变化，试件表面液体压力发生变化，因此用于冲击压缩试验的不同含水率煤样的制作时存在试件吸水性能不稳定的问题，直接影响到含水煤岩样的制作效果：制备目标含水煤岩样时无规律可循，煤岩样需要多次浸泡取出称重，不同含水煤岩样制备效率较低，制作的精度难以满足煤岩样动态力学性质试验要求。
技术实现思路
[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的含水煤岩样制备效率低的缺陷，从而提供一种制备含水煤岩样的装置、方法及含水煤岩样的应用。
[0006]为此，本专利技术提供了以下技术方案。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种制备含水煤岩样的装置，包括盛水容器、时间传感器和溢流管；
[0008]所述溢流管设置在所述盛水容器上部；
[0009]所述时间传感器用于记录煤岩样的吸水时间。
[0010]进一步的，所述盛水容器中设置有用于放置煤岩样的承载台，所述承载台可上下调节。
[0011]进一步的，所述承载台包括支撑架、支撑网和玻璃棒；
[0012]所述支撑架可拆卸的固定在盛水容器底部，所述支撑架可上下调节；
[0013]所述支撑网设置在所述支撑架上方，所述玻璃棒设置在支撑网上。
[0014]进一步的，所述含水煤岩样制备装置还包括排水管和控制单元，所述排水管设置在所述盛水容器下部。
[0015]进一步的，还包括干燥装置和称量装置。
[0016]第二方面，本专利技术还提供了一种含水煤岩样制备的方法，采用上述制备含水煤岩样的装置，包括以下步骤：
[0017]步骤1、获取煤岩样含水率
‑
累计浸泡时间关系曲线：
[0018](1)将煤岩样加热烘干，称取干重M
d
：
[0019]将现场选取的大块煤岩样，加工、制作成一组(3～5块)煤岩样并进行编号。
[0020]将一组煤岩样置于烘箱内，在105～110℃温度烘干24h后取出，放入干燥器中冷却至室内温度(25℃)后称重，记录煤岩样干燥质量M
d
。
[0021](2)将煤岩样放入水中浸泡，每隔0.5min～12h后取出，称取煤岩样湿重，称完后继续放入水中浸泡，得到不同累计浸泡时间t后煤岩样的质量M
t
：
[0022]试验前和试验期间一直不间断对盛水容器注满清水，保证盛水容器液面位置恒定。通过调节支撑架的高度，来保持盛水容器液面高出煤岩样顶面100～200mm。将一组煤岩样直接放入盛水容器中，自动记时仪计时开始，煤岩样吸水性试验开始。当煤岩样浸泡时间达到设计间隔时间后取出，用湿毛巾擦拭干煤岩样表面的水分，然后称煤岩样湿重。
[0023]累计浸泡时间为t时，煤岩样的含水率W
t
：
[0024][0025]步骤2、根据目标含水煤岩样的含水率和步骤1获取的含水率
‑
累计浸泡时间关系曲线，获得制备目标含水煤岩样需要的累计浸泡时间t；
[0026]步骤3、将煤岩样在水中浸泡时间t后取出，制得目标含水煤岩样。
[0027]进一步的，还包括步骤4、确定煤岩样含水率：通过称量累计浸泡时间t后的煤岩样确定实际含水率。以实际含水率作为物理参数，进行煤岩样动态力学性质试验。
[0028]制作出一批干燥煤岩样、含水煤岩样。将制作的不同(实际)含水率煤岩样用保鲜膜包裹，用胶带封闭后装入密封袋，放置于25℃恒温箱内储藏，作为后期冲击压缩试验的试样。
[0029]所述(2)包括前期浸泡阶段和后期浸泡阶段，在前期浸泡阶段中，煤岩样每隔0.5～1min取出称重一次，在后期浸泡阶段中，每次浸泡的时间与上次相邻的浸泡时间相同或增大；
[0030]优选地，试验煤岩样所述前期浸泡阶段的累计浸泡时间为4～5min。
[0031]进一步的，所述步骤1中，采用3～5块煤岩样同时进行测试，取相同累计浸泡时间
时的含水率的平均值，作为煤岩样含水率
‑
累计浸泡时间关系曲线。
[0032]第三方面，本专利技术还提供了一种采用上述装置制得的含水煤岩样或上述的含水煤岩样的制备方法制得的含水煤岩样在单轴动静载冲击试验中的应用。
[0033]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0034]1.本专利技术提供的一种制备含水煤岩样的装置，包括盛水容器、时间传感器和溢流管；所述溢流管设置在所述盛水容器上部；所述时间传感器用于记录煤岩样的吸水时间。本专利技术在盛水容器上部设置溢流管，可保证煤岩样上部液面高度恒定，使煤岩样吸水性能稳定。该装置包括时间传感器，具有自动计时功能，当煤岩样放入盛水容器后，时间传感器开始自动计时，而当煤岩样取出后，时间传感器停止计时，能够准确地记录出煤岩样的累计浸泡时间，浸泡时间更精准，精确度可达到min。该装置结构简单、结果精准可靠。
[0035]2.本专利技术提供的制备含水煤岩样的装置，所述盛水容器中设置有用于放置煤岩样的承载台，所述承载台可上下调节，从本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制备含水煤岩样的装置，其特征在于，包括盛水容器、时间传感器和溢流管；所述溢流管设置在所述盛水容器上部；所述时间传感器用于记录煤岩样的吸水时间。2.根据权利要求1所述的制备含水煤岩样的装置，其特征在于，所述盛水容器中设置有用于放置煤岩样的承载台，所述承载台可上下调节。3.根据权利要求2所述的制备含水煤岩样的装置，其特征在于，所述承载台包括支撑架、支撑网和玻璃棒；所述支撑架可拆卸的固定在盛水容器底部，所述支撑架可上下调节；所述支撑网设置在所述支撑架上方，所述玻璃棒设置在支撑网上面。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备含水煤岩样的装置，其特征在于，所述含水煤岩样制备装置还包括排水管和控制单元，所述排水管设置在所述盛水容器下部。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备含水煤岩样的装置，其特征在于，还包括干燥装置和称量装置。6.一种含水煤岩样制备的方法，其特征在于，采用权利要求1
‑
5任一项所述的制备含水煤岩样的装置，包括以下步骤：步骤1、获取煤岩样含水率
‑
累计浸泡时间关系曲线；步骤2、根据目标含水煤岩样的含水率和步骤1获取的煤岩样含水率
‑
累计浸泡时间关系曲线，获得制备目标含水煤岩样需要的累计浸泡时间t；步骤3、将煤岩样在水中浸泡时间t后取出，制...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟俨伟，刘志武，蒋定国，刘勤裕，赵晓凡，任柱安，郭钊洋，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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