[发明专利]构造煤取样方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种构造煤取样方法，更具体涉及极软煤岩物理力学特性试验技术领域，主要适用于矿山开采领域。

背景技术

煤与瓦斯突出一直是煤矿安全生产的重大隐患。煤与瓦斯突出的煤层都存在发育有一定厚度的构造煤，并且突出煤分层具有低强度、低渗透率、微孔隙多、解吸速度快等特点，它制约了煤层气的开采与开发。煤层瓦斯抽采、防范瓦斯事故的前提是充分掌握煤层瓦斯赋存规律，需要煤层瓦斯含量、密度、孔隙、变形、瓦斯吸附及解吸等参数进行准确测定。构造煤是一种突出煤，它包括碎粒煤、糜棱煤、揉皱煤、碎裂煤、鳞片煤、碎斑煤、碎粉煤、片状煤和薄片煤。构造煤岩也是强度极低的材料，在常压作用下，煤体的抗压、抗拉和抗剪强度只是其它软岩的几十分之一。

煤矿常用的取样方式包括钻孔取样(岩芯)和块石取样(现场岩块)方式，例如一种深埋岩石套钻无损取样法(公开号CN101603424)，该发明确保了试验成果所反映的原状岩石的力学特性。软煤岩试验样品的制备方法及装置(公开号CN101294876A)，自密封自解压煤层取样方法及装置(公开号CN101308062A)采用水介质取芯工艺对取芯钻头有很好的冷却作用，解决了在取芯过程中因取芯钻头与煤体摩擦生成的热量使煤芯变质，对煤芯具有很好的保质作用。但是以上取芯方式都不能保证煤体原状特性，普遍存在煤芯严重损伤问题，在钻进过程中，煤芯遇水时会软化，所以，很难获得完整煤样；煤芯物理力学性质被改变，所测得的力学试验结果不能代表煤样原状条件下的力学参数，只能采用型煤代替原煤样，即把煤粉碎成粉末后，重新压制而成，煤的物理力学性质(如：孔隙性、渗透性、含水率等)完全受到破坏，所获得的力学特性参数，不能真实地反映构造煤岩的孔隙性、瓦斯运移以及变形。因此，极软煤层取芯率低或无法取芯、且方法复杂一直没有得到很好解决。

本发明实现了煤样的完整性和保质性，很好地解决了极软结构煤难于取芯问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种构造煤取样法，主要适用于极软煤层取样，以解决煤样损伤的问题，采用该发明制备的试验样品以及获得参数能较真实的反映原煤岩的特性，确保获得原煤岩样的相关试验成果。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

①在现场选取同一层位的构造煤层，剥去煤层表面氧化层，平整煤层表面，使煤层表面垂直于顶、底板；然后在平整过的煤层表面涂抹植物胶；

②在平整过的煤层表面上，用白色记号笔标出直径大于实际试样直径的煤芯，通常为实际试样直径0.5-2倍；

③使用防爆电钻沿着标出煤芯周长外缘，间隔20mm钻孔、孔深120mm、孔径2～8mm；

④在孔内注入植物胶，注满小孔；

⑤等植物胶凝固后，使用大于实际试样直径的1.3倍防爆电钻套取煤样；

⑥采用卡簧截断煤芯，使之与煤体分离，再颠倒过来修剪根部；

⑦在煤芯根部断面形成后，迅速涂抹植物胶，将其与周围气体介质隔绝，则可阻止煤芯瓦斯的解吸和放散；

⑧涂抹植物胶整体密封煤芯；放入防护胶囊、防止搬运过程中煤样扰动破坏。

⑨在实验室内钻取、切割成标准试件或方形试件后，采用植物胶涂抹煤样整个表面以保持结构完整性，封闭煤壁外面，防止瓦斯逃逸。

⑩重复上述的步骤，直至整个试样制备完毕。

本发明的有益效果是：

1、一种软煤岩试验样品的制备方法，简便易行。用该方法制备的试验样品试验得到的构造煤特性参数能较真实的反映原构造煤的力学特性。

2、通过该方法可以制备出满足软煤岩特性试验要求的圆柱形、立方体以及长方体试验样品。

3、成本低廉。试验样品制备方法简单，有效地降低了成本。

4、应用本发明制备成的试验样品与现行的重塑方法制备的试验样品相比，更能体现构造煤真实物理力学特性。

本发明有效地消除结构煤取样过程造成的损伤，解决了极软的原状构造煤取样的难题，确保了试验成果所反映的原状构造煤的力学特性。

具体实施方式

本发明具体实施方式包括：

(1)在现场选取同一层位的构造煤层，剥去煤层表面氧化层，并仔细平整煤层表面，平整后的表面必须垂直顶、底板；然后在平整过的煤层表面涂抹胶水，以保持采样原始性；

(2)在平整过的煤层表面上，用粉笔标出取出直径大于实际试样直径的岩芯，通常为实际试样直径0.5-2倍；

(3)使用防爆电钻沿着标出煤芯的周长外缘，间隔20mm钻孔、孔深120mm、孔径2～8mm；