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专利号: 2017109464626
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种煤体与锚固剂界面粘结强度测试方法,其特征在于:包括以下步骤:

(一)制作煤基体(1):在现场取煤样,并根据现场煤体赋存状态将煤体压制成煤基体(1),同时在煤基体(1)中间形成直径与钻孔相等的圆形通孔(2),该煤基体(1)为实验所需的尺寸;

(二)放入弹性圆柱体(3)后注入锚固剂:封堵通孔(2)下端面,将一表面涂有润滑油的弹性圆柱体(3)放入在煤基体(1)中间的通孔(2)中,该弹性圆柱体(3)内部中空可充气、充气前的直径小于通孔(2)直径,将锚固剂搅拌均匀后,快速注入通孔(2)与弹性圆柱体(3)的缝隙中,同时边注边捣实,让锚固剂与通孔(2)内壁充分接触,使锚固剂形成与煤基体(1)高度相等的空心锚固剂柱体(4);

(三)加压条件下待锚固剂生效:在所述通孔(2)上端面中间留出为弹性圆柱体(3)充气的孔隙的前提下,封堵通孔(2)上端面,对弹性圆柱体(3)进行充气,在保持一定气压的情况下放置煤基体(1)待锚固剂完全生效;

(四)置换弹性圆柱体(3):将通孔(2)中的弹性圆柱体(3)取出,再放入与该弹性圆柱体(3)直径及高度相等的第一刚性圆柱体(6),封堵通孔(2)两端,所述煤基体(1)、所述锚固剂柱体(4)和所述第一刚性圆柱体(6)形成试件,其中煤基体(1)和锚固剂柱体(4)之间接触的界面即为要测试的煤体与锚固剂界面(5);

(五)粘结力测试:在步骤(四)中制成的试件外侧套上弹性套筒(7),然后将试件放置在伺服压力机(10)上的垫板(9)上,调整煤基体(1)位置使压头(8)对准锚固剂柱体(4),开始降低所述压头(8),并实时监测压力数据,直至试件中的锚固剂柱体(4)与煤基体(1)完全脱离,实验结束;其中,所述垫板(9)中间有与所述通孔(2)大小一样的孔、煤基体(1)上的通孔(2)与该垫板(9)上的孔对齐、垫板(9)厚度不小于锚固剂柱体(4)与煤基体(1)完全分离时的相对位移,所述压头(8)为直径与所述锚固剂柱体(4)直径相等的柱体;

(六)对采集的实验数据进行处理,计算出煤体与锚固剂界面(5)粘结强度,其粘结强度值为粘结界面最大承受载荷与煤体与锚固剂界面(5)面积的比值。

2.根据权利要求1所述的一种煤体与锚固剂界面粘结强度测试方法,其特征在于:所述步骤(一)中的煤基体(1)压制步骤为:A、现场取样:在现场取煤样,同时记录该煤样的埋深H;

B、煤样坚固性系数f1测定:将步骤A中取的煤样按照国标《煤的坚固性系数测定方法(GB/T23561.12-2010)》测定其坚固性系数f1;

C、型煤制作:①、利用成型压力公式计算相应的标准圆柱尺寸的成型压力,标准圆柱试样尺寸为D×h=50mm×100mm,成型压力公式为:P=πr2·γH,其中D为标准圆柱尺寸直径,h为标准圆柱尺寸高度,r为标准圆柱尺寸半径,γ为煤层上覆岩层容重,H为所述煤样埋深;

②、用上述步骤计算出的成型压力P,将在步骤A中取得的破碎的煤样压制成具有标准圆柱试件尺寸的型煤,采用的压力为P,保压时间为t;③、对型煤进行烘干;

D、型煤坚固性系数f2测定:测试根据步骤C中制作的型煤试件的单轴抗压强度P0,并根据单轴抗压强度P0与坚固性系数f2之间的关系,即f2=P0/10,计算出型煤的坚固性系数f2;

E、对比煤样坚固性系数f1及型煤坚固性系数f2,确定保压时间t0:

若f1=f2,证明上述步骤C中的型煤制作保压时间t合适,参数准确,型煤坚固性可以反映煤体坚固性,此时上述步骤C中的保压时间t为t0;

若f1>f2,则需重复步骤C并增加保压时间t,然后重复步骤D至步骤E,直至测算结果f1=f2,型煤试件坚固性反映煤体坚固性,此时上述步骤C中调整后的保压时间t为t0;

若f1

F、压制煤基体(1):将现场取的煤样压制成实验所要求的形状及尺寸,其中压制时间为t0,成型压力P0=s×γ×H,s为煤基体(1)的上表面积,压制完成后低温烘干。

3.根据权利要求1所述的一种煤体与锚固剂界面粘结强度测试方法,其特征在于:所述圆形通孔(2)的形成步骤为:在压制煤基体(1)时,预先在煤基体(1)中心竖直放入第二刚性圆柱体,该第二刚性圆柱体与钻孔的直径相等、与煤基体(1)的高度相等、外表面有螺纹,压制煤基体(1)成功后旋转取出该第二刚性圆柱体。

4.根据权利要求1所述的一种煤体与锚固剂界面粘结强度测试方法,其特征在于:所述步骤(三)中的弹性圆柱体(3)充气前的直径等于锚杆直径。

5.根据权利要求1至4任意一项权利要求所述的一种煤体与锚固剂界面粘结强度测试方法,其特征在于:所述步骤(三)中,对所述弹性圆柱体(3)采用的充气气压为0.5~1Mpa。

6.根据权利要求1至4任意一项权利要求所述的一种煤体与锚固剂界面粘结强度测试方法,其特征在于:所述锚固剂为树脂锚固剂。