[发明专利]矿用反应型高分子材料注浆后与煤岩混合体的特性连续测定方法及装置

说明书

本发明涉及煤矿用反应型高分子材料注浆后与煤岩混合体特性连续测定方法及装置，通过加载使煤(岩)体发生塑性变形后，将反应型高分子材料浆液注入到煤(岩)样的中心孔内，模拟反应型高分子材料浆液在煤(岩)体次生裂隙内的流动情况，通过设置于保温圆筒上的温度测量端口全方位测试注入高分子材料后煤(岩)体的温度变化情况，为矿用反应型高分子材料安全应用可行性分析提供可靠的技术手段；通过测定注入反应型高分子材料后煤(岩)体的渗透系数，表征注入反应型高分子材料对煤(岩)体堵水作业的应用效果；通过对注入反应型高分子材料前后煤(岩)体单轴抗压强度的对比测试，反映注入反应型高分子材料前后对发生塑性变形煤(岩)体的加固效果。

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，涉及一种矿用反应型高分子材料注浆后与煤岩混合体的特性连续测定方法及装置。

背景技术

煤炭的高效清洁低碳利用是社会的重中之重，而且相关技术正在朝着有利的方向发展。大力推进煤炭的清洁利用有助于推动社会能源生产消费方式革命。但同时，由于煤矿井下煤层地质条件复杂，诸多煤层群开采的矿井均采用“下行式”的开采方法，旨在通过开采煤层使之对下伏煤层的开采形成卸压增透的效应，降低下伏煤层瓦斯灾害的威胁程度。但在下伏煤层的开拓、开采过程中，由于上覆煤层的开采而使得下伏煤层的顶板通常位于裂隙带内，因而其巷道围岩稳定性差，控制难度加大。并且随着开采深度的增加，由上覆煤层开采形成的采动应力集中程度更高，采动影响范围更大，采动影响的时间也越长，故下伏煤层巷道的维护便成为矿井亟需解决的关键问题。

针对该问题，目前除了对巷道支护方式进行改进以外，大多数矿井均采用顶板注入反应型高分子材料的工艺对顶板实施加固处理。实际该种工艺在煤矿井下石门揭煤与采、掘巷道通过断层以及矿井水害的防治工程中亦有大范围的应用。但由于反应型高分子材料在固化的过程中将产生大量的反应热，该种热量是否会导致煤发生自燃是评价反应型高分子材料应用可行性的关键所在。同时，反应型高分子材料在固化后与煤(岩)体内的次生裂隙贴合而形成的混合体，其渗透特性、强度是否满足堵水或加固的要求亦是矿井选择何种反应型高分子材料考量的重点。目前煤炭行业尚并无相关的测试方法或设备对反应型高分子材料注浆后与煤(岩)混合体的温度、渗透特性与强度实施连续测定。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿用反应型高分子材料注浆后与煤岩混合体的温度、渗透特性、强度连续测定方法及装置，可测定在注入反应型高分子材料过程中塑性变形后的煤(岩)试件的渗透特性与不同位置的温度，并且可实现注入反应型高分子材料前后煤(岩)试件强度的对比测试，为科学评价反应型高分子材料的安全性能与作业效果提供可靠的技术手段。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

一种矿用反应型高分子材料注浆后与煤岩混合体的特性连续测定方法，包括以下步骤：

S1：将煤矿井下采集的煤(岩)样切割成圆柱体型；而后在煤(岩)样的中心位置沿轴向方向开凿钻孔，并穿透煤(岩)样；

S2：将制备好的圆环体型煤(岩)样放置在钢制底板上，并用保温圆筒将煤(岩)样环向方向包裹，将钢制顶盖板放置在煤(岩)样顶部，将弹簧放置于煤(岩)样的中心钻孔内，而后整体放置于加压装置上；

S3：开启加压装置对煤(岩)样逐步施加轴向应力，通过观测煤(岩)样的应力-应变曲线到达峰值后，停止加压，并记录下此时的轴向应力数值；

S4：将保温圆筒上的温度测量端口与温度传感器相连接，并将配制好的反应型高分子材料浆液倒入到煤(岩)样的中心钻孔内，应用硬纸板对中心钻孔内的反应型高分子材料形成约束边界；

S5：记录各温度测量端口上温度传感器的示数，直至连续120min内温度传感器的示数变化小于0.5℃；