基于正交试验的突出煤相似材料配比模型试验研究

发布时间：2021-01-06 06:57

　　突出煤相似材料是由煤粉、粘结剂和水等原料在一定成型压力下压制而成,相似材料是开展煤与瓦斯突出模拟实验的重要组成部分,也是研究突出模拟实验的重要内容之一。相似材料与原煤的相似度决定了突出模拟实验的还原准确性,而相似材料与原煤的相似主要体现在物理力学性质、吸附解吸性质和孔隙率等方面。在突出模拟实验中,通常需要根据已知的原煤参数进行配制对应的相似材料,相似材料的配比模型成为配制相似材料的关键问题。为提高相似材料与原煤的相似度,得出相似材料的配比模型,本文基于正交试验设计方法,研究了不同配比条件下相似材料在物理力学、吸附解吸和孔隙率方面的性质,通过实验数据分析归纳出一套突出煤相似材料的配比模型,并通过设计验证实验,验证了配比模型了可靠性,取得了以下主要成果:（1）对相似材料的原料及工艺进行研究。开展了粘结剂对比实验,对比水泥、石膏和腐植酸钠3种粘结剂对相似材料单轴抗压强度和瓦斯放散初速度的影响,其中水泥更适合作为相似材料的粘结剂;研究了成型水份对相似材料强度的影响,确定了14%为相似材料的合理成型水份;制作工艺方面,成型压力对相似材料强度的影响较大,加载速率对强度的影响相对较小。（2）通过正交... 

【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

技术路线图

复合粘结剂 两种或两种以上粘结剂混合组成 塑性破坏、脆性破坏水泥作为一种常用的粘结剂，初凝时间和终凝时间都有相应要求，水泥的初凝时间是指水泥开始失去可塑性，终凝时间使指水泥完全失去可塑性，根据《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）规定，水泥的初凝时间不小于 45min，而终凝时间不大于 390min。而相似材料由混合到压制试件不超过 45min，由此可知在水泥凝固之前能完成相似材料的制作，能满足实验要求。3.2.1.1 粘结剂对比实验目前常用的相似材料粘结剂有水泥、腐植酸钠、石膏，为比较这三种粘结剂对相似材料单轴抗压强度和瓦斯放散初速度的影响，开展粘结剂对比实验筛选出适合做相似材料的粘结剂。（1）原料的选取三种粘结剂分别为水泥、石膏和腐植酸钠见图 3.1，骨料煤粉取自松藻三联煤业有限公司渝阳煤矿 M8 煤层，煤样基本参数为：水分 0.94%、灰分 16.25%、孔隙率 7.95%、密度 1.51g/cm3，吸附常数 a=34.025cm3/t，瓦斯放散初速度为35mmHg。粘结剂等原料的基础参数见表 3.2。

原材料 配比范围 参数水泥 5% 20% 普通 5.25 硅酸盐水泥石膏 5% 20% 高强石膏粉，硬度 8.5MPa腐植酸钠 5% 20% 优品级，干基≥70%煤粉 80% 95%渝阳煤矿 M8 煤层，粒径 0.2~0.5mm 与小于0.2mm 的煤粉 1:1 混合水 30g 普通自来水（2）材料的制备为比较三种粘结剂对相似材料的影响，每一种粘结剂设置 4 个实验水平，添加比例（占试件固体总质量比例）分别为 5%、10%、15%、20%，共 12 个试件。将相应的煤粉和粘结剂均匀混合后加入适量的水搅拌混匀，然后将混合好的原料倒入模具，压力机加载方式选择负荷控制，加载速度 300N/S，最大加载负荷 50KN并在达到 50KN 后保持压力 10 分钟，最后脱模贴标签，制成规格为直径 50mm、高为 100mm 的试件。将制好的试件养护 7 天后再放入 80℃的烘干箱内烘干，减小水分对试验结果的影响。压制中的型煤试件和制好的煤样如图 3.2 所示，试件的详细配比见表 3.3。


本文编号：2960133