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原文传递一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法

专利名称：	一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法
摘要：	本发明公开了一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法，主要步骤为：制作煤基体两块及水泥浆，将两块煤基体之间充入水泥浆形成试样；将试样水平置于上下布置的两个直剪盒内，通过直剪盒固定分别固定上下两个煤基体，开动直剪仪器，并将压头施加于试样顶面，调整垂直应力到设定值，采用位移控制慢慢移动位于下方的剪切盒，实时采集剪切力，待到试样完全剪断后，停止试验，记录位移，峰值剪切力，残余剪切力等参数；最后通过数据拟合，计算出煤体的峰值和残余的内聚力和内摩擦角。通过设置对照实验，从而评定出破碎煤体注浆加固后界面强度变化。本发明以真实煤体作为基体，能够量化计算煤体注浆后的结构面间的强度，测试结果更加接近现场情况。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	孙元田;李桂臣;何锦涛;梁巨理
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910542415.4
公开号：	CN110411859A
代理机构：	南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：	周敏
分类号：	G01N3/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	221116 江苏省徐州市铜山区大学路1号
主权项：	1.一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法，其特征在于，包括以下步骤： (一)制作煤基体两块：在现场取煤样，并根据现场煤体赋存状态，将煤体压制成立方体煤基体，该煤基体为实验所需的尺寸； (二)制作水泥浆； (三)将两块煤基体的侧面和底面均匀涂抹凡士林，防止注入注入带压注水泥浆时，水泥浆从侧面或底面渗漏； (四)制作试样： a、注浆腔室的横截面大于两个煤基体的横截面之和，且能同时竖直放置两个煤基体；将涂抹好凡士林的煤基体分两次紧贴注浆腔室相对的两个壁面竖直放入，两个煤基体分置注浆腔室两侧，确保煤基体表面与注浆腔室内表面贴合密实；两块煤基体间留有的注浆间隙； b、将水泥浆注入两块煤基体间的注浆间隙，让水泥浆完全与注浆间隙内的煤基体壁面充分接触密实，之后形成试样； (五)从腔室中取出水泥浆加固好的试样，在恒温恒湿条件下保养28天，使水泥浆完全固结，并胶结两块煤基体，备用； (六)水泥浆加固煤基体界面强度测试：将试样水平置于上下布置的两个直剪盒内，直剪盒中部有容纳煤基体的通孔，以在水平方向限制煤基体的位置；直剪盒的厚度与试样中的煤基体厚度相等，两个直剪盒的位置分别对应两个煤基体的位置，中间留出与水泥浆充填厚度一致的剪切缝；在试样上顶面均匀撒上厚度一定的细沙，以保证顶面受力均匀；开动直剪仪器，约束上方的剪切盒位置，并将压头施加于试样顶面，调整垂直应力到设定值，并采用伺服控制，剪切过程中垂直压力保持不变，采用位移控制慢慢移动位于下方的剪切盒，实时采集剪切力，待到试样完全剪断后，停止试验，记录位移，峰值剪切力，残余剪切力等参数； (七)将下一个经步骤(一)至(五)制作好的试样，重新设定新的垂直应力，重复步骤六，测定新的峰值剪切力和残余剪切力；测定至少四组不同垂直应力下的和水泥浆加固煤体的剪切峰值力和残余峰值力； (八)对采集的实验数据进行处理，数据拟合，计算注浆加固煤体界面的峰值和残余的内聚力和内摩擦角；将所得到的峰值和残余试验数据分别置于纵坐标为剪切应力，横坐标为垂直应力的二维坐标系下，采用直线拟合方法，所得直线倾角为内摩擦角，直线与纵坐标截距为内聚力；峰值试验数据采用公式：进行拟合，其中τ为水泥浆加固煤体界面的总峰值剪切应力，c为水泥浆加固煤体界面的峰值内聚力，σ为施加的垂直应力，是水泥浆加固煤体界面的峰值内摩擦角；残余试验数据采用公式：进行拟合，其中τ1为水泥浆加固煤体界面的残余剪切应力，c1为水泥浆加固煤体界面的残余内聚力，σ为施加的垂直应力，是水泥浆加固煤体界面的残余内摩擦角； (九)设置对照组，将没有注浆加固的煤体界面作为对比组，即将步骤(一)中的制作的两个煤基体，重复步骤(六)，但不留剪切缝，上下煤基体完全贴合在一起进行剪切试验，计算自然状态煤体的峰值和残余的内聚力和内摩擦角。 2.根据权利要求1所述的一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法，其特征在于，步骤(一)中，煤基体的压制步骤为： 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长方体尺寸的成型压力，试样尺寸等宽度且高度可调，成型压力公式为：P＝W·h·γH，其中W为试件宽度，h为试件高度，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中取得的较为小块的破碎煤样压制成实验尺寸的型煤，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
所属类别：	发明专利