松軟破碎煤體取制樣與剪切試驗系統研制及應用

舒龍勇 ，饒文銘 ，范喜生 ，劉正帥 ，孫中學 ，霍中剛

（1.煤炭科學研究總院, 北京 100013；2.煤炭科學技術研究院有限公司, 北京 100013）

0 引 言

我國幅員遼闊、地形復雜，煤層賦存條件千差萬別，松軟破碎煤層廣泛分布于我國許多礦區，資源總儲量十分豐富[1]。煤炭開采過程中，煤體破壞一般屬于剪切破壞，通過開展煤體直剪試驗、三軸壓縮試驗獲得煤體的抗剪強度參數，有助于全面了解煤體的力學特性[2]。但目前缺乏有效的松軟破碎煤體取樣、制樣及力學特性分析裝置，導致對于該類煤體的抗剪強度參數了解甚少。抗剪強度參數反映了煤體抵抗剪切破壞的能力，常應用于巷道支護和突出預測的研究中。此外，筆者在研究煤與瓦斯突出機理時，發現松軟破碎且強度低的煤是突出發生的必要條件，煤體抗剪強度參數是突出啟動力學判據中的重要物性參數[3-4]。因此，研制松軟破碎煤體取樣、制樣及力學分析試驗系統對巷道支護、突出機理及預測技術研究等具有重要工程價值和理論研究意義。

煤礦現場條件惡劣很難直接進行煤體力學試驗，只能在實驗室利用標準試件開展研究。如何取出并制備符合試驗要求的煤樣試件，是獲取煤體抗剪強度參數的關鍵。宮偉東等[5]用鐵框罩住大塊構造煤體，向里澆筑聚氨酯材料將大塊煤體搬運至地面并蠟封，裝箱運至實驗室用鋼絲鋸鋸成長方體煤樣，利用磨石機和砂紙打磨成標準煤樣。劉耀寧[6]用水泥包裹大塊構造煤體運至地面用塑料薄膜包裹密封運至實驗室，利用取芯鉆具鉆取煤樣后用砂紙打磨成標準試件。……