[发明专利]一种用于高地温巷道物理模拟的相似材料

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种复合材料，特别是一种适用于高地温巷道物理相似模拟的围岩相似材料。

背景技术

目前，水泥基相似材料已大量应用于采矿等领域的相关试验，其各组分一般为水泥、河沙、石膏、碳酸钙等，以不同的比例混合模压形成的模型可模拟不同岩性围岩的力学性质，但这一类的相似材料却未兼顾到热物理性质，其导热系数基本上都在1.0W/m·K以下，无法适用于高地温巷道物理相似模拟实验环境，这是由于该试验中必须涉及到岩石的热学性质，普通水泥基相似材料无法满足试验要求的热物理性质。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服现有的相似材料中其导热系数无法达到真实围岩的水平的这一不足，提供的一种模拟围岩性质的材料，使其具有与真实围岩相似的导热性能。

技术方案：本发明的高地温巷道的围岩相似材料，包括水泥、河沙、超纯石英砂、导热粉，各组分的质量百分比含量为：

水泥：10％～20％，

河沙：60％～80％，

超纯石英砂：1.5％～5％，

导热粉：1％～5％。

先将上述各组分充分混合，按质量比加入8％～12％水搅拌均匀即可，倒入相应模具中捣实，固化或水泥的水化反应后固结成型用于高地温巷道物理相似模拟试验，成型材料的导热系数为0.7～3.0W/m·K。

所述的导热粉采用铁粉和三氧化二铁中的一种或两种。

有益效果：本发明具有较好的导热性能，能够满足相应的围岩物理热学性质。除此之外，其可方便设备载重和安装。同时该材料遇高温不燃烧、软化，且遇水不软化，不散发有毒有害气体。此外，该材料的热膨胀系数较低，热物理力学性质稳定。本发明可用于高地温巷道物理相似模拟试验中，作为其围岩相似材料，能更好的反映围岩内温度传递的过程。

具体实施方式

本发明的用于高地温巷道物理模拟的相似材料，各组分及重量百分比含量为：水泥：10％～20％，河沙：60％～75％，超纯石英砂：1％～5％，导热粉：0.8％～5％，水：8％～12％。所述的导热粉为铁粉和三氧化二铁一种或两种。通过将出水之外的组分先干混，直至充分混合均匀，加水搅拌，根据实验需要，倒入相应模具中捣实，固化或水泥的水化反应后固结成型，成型的材料的导热系数为0.7～3.0W/m·K。通过提高超纯石英砂和导热粉的比例可提高其导热系数。具体实例如下：

实施例一、

按质量百分比取水泥：18％，河沙：69.7％，超纯石英砂：1％，导热粉：0.8％，水：10.5％；

将各组分混合制成长宽为400×400mm，高为30mm的试样，试样的导热系数为1.0W/m·K。

实施例二、

按质量百分比取水泥：17.3％，河沙：69.3％，超纯石英砂：1.7％，导热粉：1.2％，水：10.5％；

将各组分混合制成长宽为400×400mm，高为30mm的试样，试样的导热系数为1.2W/m·K。

实施例三、

按质量百分比取水泥：14％，河沙：65％，超纯石英砂：5％，导热粉：5％，水：11％；

将各组分混合制成长宽为400×400mm，高30mm的试样，试样的导热系数为2.4W/m·K。