CN105547742B - 煤样采样方法和装置 - Google Patents

煤样采样方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105547742B
CN105547742B CN201510920834.9A CN201510920834A CN105547742B CN 105547742 B CN105547742 B CN 105547742B CN 201510920834 A CN201510920834 A CN 201510920834A CN 105547742 B CN105547742 B CN 105547742B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coal
core
angle
depth
drilling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510920834.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105547742A (zh
Inventor
吴志刚
康红普
康立军
鞠文君
吴拥政
林健
张晓�
王洋
褚晓威
刘超儒
李忠伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tiandi Science and Technology Co Ltd
Original Assignee
Tiandi Science and Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tiandi Science and Technology Co Ltd filed Critical Tiandi Science and Technology Co Ltd
Priority to CN201510920834.9A priority Critical patent/CN105547742B/zh
Publication of CN105547742A publication Critical patent/CN105547742A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105547742B publication Critical patent/CN105547742B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • G01N1/08—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting involving an extracting tool, e.g. core bit

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

本发明涉及一种煤样采样方法和装置，该方法包括得到煤体塑性区深度，按照要求在煤体弹性区钻取圆形煤芯，在煤芯径向方向钻取试件，然后将所述试件两端磨平，做成标准试件。所述采样装置，包括定向装置和取芯装置，所述定向装置包括划线结构、角度测试探头、接收仪、对中结构、接长杆、信号传输线。本发明能保证所取煤样在煤体弹性区范围内，可以复位煤芯的在煤体中初始位置，标准试件在煤体中初始形态；能保证物理力学性质的测试数据合理、准确，代表煤体真实数据。

Description

煤样采样方法和装置
技术领域
本发明涉及煤样采样方法和装置，特别适用于深部煤矿煤样采样。
背景技术
煤的物理力学性质是煤矿开采、矿山压力及岩层控制理论研究与工程设计的基础，采样是物理力学性质测试的第一步工作，只有取得合适的试样，才能保证物理力学性质的测试数据合理、准确。现有的国家标准取样过程中没有考虑煤样的受载过程，只是在回采工作面或掘进工作面表面得到合适尺寸的煤块，没有考虑煤块是否已经屈服或者破碎。煤的物理力学性质测试所需的煤样必须在煤体的弹性区获得，才能保证煤的单轴抗压强度等参数数据的准确性。
煤体单轴抗压强度、三轴强度、抗拉强度、抗剪强度、坚固系数、变形参数等是煤体力学中最基本的参数，是矿井开拓布置、巷道布置与支护、煤炭开采及冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害防治必不可少的基础参数。上述参数需要在煤矿现场取样，在实验室加工成标准试件，然后测试。国家标准《GB/T 23561.1-2009煤和岩石物理力学性质测定方法第1部分：采样一般规定》，其中5.2.3规定采样的规格及数量，煤样的规格大体为25cm×25cm×20cm，其高度方位应垂直煤层，所采煤样不应有明显裂隙。其中6.1试块采样描述，在单一薄及中厚煤层中可在回采、掘进工作面选取新冒落、没有裂隙并能辨别层位的煤块作为试样。但上述国标《GB/T 23561.1-2009》没有考虑原岩应力对煤试块的影响。国内外学者都认为煤体存在弹性核心区和塑性区。弹性核心区处于三向应力状态，其外围被塑性区包围，并受其约束，对于回采、掘进工作面，从表面到内部，依次是破碎区、塑性区、弹性区。破碎区煤体破碎，如果有较大块体，可以取到试块，塑性区没有明显的裂隙，能够得到试块，弹性区同样可以得到实验需要的试样。显然在破碎区、塑性区、弹性区煤的单轴抗压强度等各种物理参数是不同的。从取样的标准中没有区分试样的来源，造成测试标准试件数据不合理、离散性大。测试数据不能代表煤体的真实数据，对各种设计、现场工作造成较大影响。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供煤样采样方法和装置，所取煤样用于煤的物理力学性质测定。本发明保证所取煤样在煤体弹性区范围内，通过高精度定向装置给预定煤体定向，然后钻取煤芯；将所述煤芯在实验室加工成标准试件，进行煤的单轴抗压强度等参数测试。本发明可以复位煤芯的在煤体中初始位置，标准试件在煤体中初始形态；能保证物理力学性质的测试数据合理、准确，代表煤体真实数据。
实现本发明目的技术方案如下：
一种煤样采样方法，包括得到煤体塑性区深度，按照要求在煤体弹性区钻取圆形煤芯，在所述煤芯径向方向钻取试件，然后做成标准试件。
具体地说，所述煤芯位于煤体弹性区。
具体地，上述煤样采样方法，包括得到煤体塑性区深度，准备取煤芯地方，钻孔，钻孔深度小于塑性区深度，退钻；然后进行煤芯定向，按照要求在煤体弹性区钻取圆形煤芯，在所述煤芯径向方向钻取试件，然后将所述试件两端磨平，做成标准试件。
优选地，所述煤芯定向包括通过接长杆把划线结构、角度探头、对中结构放入所述钻孔中，推动接长杆，划线结构和煤体接触，在煤体划出油漆线，数据接收仪显示测试油漆线的滚动角、俯仰角和方位角，记录接收仪的数据。
本发明可根据煤矿原岩应力、地质资料等资料，通过理论计算公式或者现场实测的方法，得到煤体塑性区深度。
优选地，为了得到煤体弹性区内煤试件，采样深度不低于塑性区深度。
煤体整体是沉底岩结构，煤体层理结构显著影响煤的抗压强度等指标，煤芯定向复位技术辅助分析层理等结构对煤单轴抗压强度等参数的影响。
优选地，所述煤体包括工作面或者煤柱、巷道掘进工作面等；
优选地，所述煤芯的直径不小于130mm，长度不小于60mm；
所述试件及标准试件符合本领域通用规定；例如所述试件尺寸
Figure BDA0000875423980000021
所述标准试件尺寸
Figure BDA0000875423980000031
或者尺寸为50mm×50mm×100mm(长×宽×高)。
更具体地，上述煤样采样方法，包括根据煤矿原岩应力、地质资料等资料，通过理论计算公式或者现场实测的方法，得到煤体(工作面或者煤柱、巷道掘进工作面)塑性区深度，准备取煤芯地方，钻孔，钻孔深度小于塑性区深度，退钻；然后进行煤芯定向，按照要求在煤体弹性区钻取圆形煤芯，所述煤芯的直径不小于130mm，长度不小于60mm；在煤芯径向方向钻取试件，然后两端磨平，做成标准试件；其中，所述煤芯定向包括包括通过接长杆把划线结构、角度探头、对中结构放入所述钻孔中，推动接长杆，划线结构和煤体接触，在煤体划出油漆线，数据接收仪显示测试油漆线的滚动角、俯仰角和方位角，记录接收仪的数据。
本发明还提供一种煤体采样装置，所述装置包括定向装置和取芯装置，其中，所述定向装置包括划线结构、角度测试探头、接收仪、对中结构、接长杆，还包括信号传输线等；所述划线结构用于在煤芯上标记油漆线；所述角度测试探头和接收仪构成角度测试系统，用于测量所述油漆线的滚动角、俯仰角和方位；所述对中机构保证所述划线结构、所述角度测试探头中心和煤芯中心重合。
所述取芯装置可用本领域常规取芯装置。
一般地，所述取芯装置包括钻机、钻杆、岩芯管、钻头等。
本发明所述煤体采样装置在使用时，首先在煤体边缘钻进一定深度的钻孔，然后对所需煤芯定向，定向完成后，继续钻取煤芯。将所得在实验室加工成标准试件，然后进行单轴抗压强度等各种参数测试。
如无特殊指明，本发明所述术语和定义适用于本领域通用术语，例如GB/T23561.1-2009。
本发明的优点：
1.保证所取煤样在煤体弹性区范围内；
2.复位煤芯的在煤体中初始位置，标准试件在煤体中初始形态。
附图说明
图1为本发明所述煤芯示意图，其中，11为煤芯，12为标准试件。
图2为本发明所述采样装置的定向装置及定向示意图，其中，21为划线结构，22为角度测试探头，23为接收仪，24为对中结构，25为接长杆。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图2所示，本发明一种煤样采样装置，包括定向装置和取芯装置，所述定向装置包括划线结构21，角度测试探头22，接收仪23，对中结构24，接长杆25，还包括信号传输线；所述取芯装置包括钻机、钻杆、岩芯管、钻头等。
优选地，本发明的采样方法是这样实现的：在需要采样的地方，理论计算或者现场实测的方法，得到煤体塑性区深度。准备取煤芯地方，放置、固定钻机，安装钻头、岩芯管、连接钻杆，开始钻孔，钻孔深度500mm左右。然后退钻、卸钻杆等工作。煤体边缘是破碎区，500mm深度一般来说小于塑性区深度。然后进行煤芯定向工作。首先分别将划线结构和角度测试探头连接，对中结构固定在接长杆，接长杆和角度探头连接，电缆和接收仪连接，在划线结构放置适量油漆，然后通过接长杆把划线结构、角度探头、对中结构放入已经钻进的钻孔中，推动接长杆，划线结构和煤体接触，稍微加力，在煤体划出油漆线，如图2所示。数据接收仪显示测试油漆线的滚动角、俯仰角和方位角，记录接收仪的数据。重新安装钻头岩芯管、钻杆等工作，开始钻进。钻进一定深度后(一般500mm-1000mm)，退钻取出煤芯。把煤芯使用保鲜膜密封包装，并在煤芯上标注深度、长度、煤芯的滚动角等基本参数。重复定向、取芯工作。当班工作结束后，把煤芯带到地面，然后蜡封。全部取样工作结束后，在实验室按所需加工成标准试件，进行各种物理力学性能参数测试。所取煤芯如图1所示。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种煤样采样方法，包括得到煤体塑性区深度，准备取煤芯地方，钻孔，钻孔深度小于塑性区深度，退钻；然后进行煤芯定向，按照要求在煤体弹性区钻取圆形煤芯，在所述煤芯径向方向钻取试件，然后做成标准试件；
所述煤芯定向包括通过接长杆把划线结构、角度探头、对中结构放入所述钻孔中，推动接长杆，划线结构和煤体接触，在煤体划出油漆线，数据接收仪显示测试油漆线的滚动角、俯仰角和方位角，记录接收仪的数据。
2.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，根据煤矿原岩应力、地质资料，通过理论计算公式或者现场实测的方法，得到煤体塑性区深度。
3.根据权利要求1或2所述的采样方法，其特征在于，采样深度不低于所述塑性区深度。
4.根据权利要求1或2所述的采样方法，其特征在于，所述煤体包括工作面或者煤柱、巷道掘进工作面。
5.根据权利要求1或2所述的采样方法，其特征在于，所述煤芯的直径不小于130mm，长度不小于60mm。
6.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，包括根据煤矿原岩应力、地质资料，通过理论计算公式或者现场实测的方法，得到煤体塑性区深度，准备取煤芯地方，钻孔，钻孔深度小于塑性区深度，退钻；然后进行煤芯定向，所述煤芯的直径不小于130mm，长度不小于60mm；在煤芯径向方向钻取试件，然后两端磨平，做成标准试件；其中，所述煤芯定向包括通过接长杆把划线结构、角度探头、对中结构放入所述钻孔中，推动接长杆，划线结构和煤体接触，在煤体划出油漆线，数据接收仪显示测试油漆线的滚动角、俯仰角和方位角，记录接收仪的数据。
7.一种煤体采样装置，其特征在于，所述装置包括定向装置和取芯装置，其中，所述定向装置包括划线结构、角度测试探头、接收仪、对中结构、接长杆；所述划线结构用于在煤芯上标记油漆线；所述角度测试探头和接收仪构成角度测试系统，用于测量所述油漆线的滚动角、俯仰角和方位角；
所述对中机构保证所述划线结构、所述角度测试探头中心和煤芯中心重合。
8.根据权利要求7所述的采样装置，其特征在于，所述取芯装置包括钻机、钻杆、岩芯管、钻头。
CN201510920834.9A 2015-12-11 2015-12-11 煤样采样方法和装置 Active CN105547742B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510920834.9A CN105547742B (zh) 2015-12-11 2015-12-11 煤样采样方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510920834.9A CN105547742B (zh) 2015-12-11 2015-12-11 煤样采样方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105547742A CN105547742A (zh) 2016-05-04
CN105547742B true CN105547742B (zh) 2020-12-01

Family

ID=55827086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510920834.9A Active CN105547742B (zh) 2015-12-11 2015-12-11 煤样采样方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105547742B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107631897B (zh) * 2017-09-27 2021-04-27 临沂大学 石矿取样机
CN114112496A (zh) * 2021-11-23 2022-03-01 国家能源投资集团有限责任公司 一种浓盐水浸泡作用下的煤柱试件取芯取样方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2059179U (zh) * 1988-02-13 1990-07-11 冶金部沈阳勘察研究院 多点岩芯定向仪
CN2740766Y (zh) * 2004-11-05 2005-11-16 中国地质科学院探矿工艺研究所 岩芯定向取芯器
CN101967963A (zh) * 2009-06-15 2011-02-09 普拉德研究及开发股份有限公司 地层取心设备和方法
CN201915836U (zh) * 2011-01-17 2011-08-03 山西巨安电子技术有限公司 定向钻进系统
CN104931353A (zh) * 2015-07-17 2015-09-23 天地科技股份有限公司 煤柱塑性区测试方法和测试装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2059179U (zh) * 1988-02-13 1990-07-11 冶金部沈阳勘察研究院 多点岩芯定向仪
CN2740766Y (zh) * 2004-11-05 2005-11-16 中国地质科学院探矿工艺研究所 岩芯定向取芯器
CN101967963A (zh) * 2009-06-15 2011-02-09 普拉德研究及开发股份有限公司 地层取心设备和方法
CN201915836U (zh) * 2011-01-17 2011-08-03 山西巨安电子技术有限公司 定向钻进系统
CN104931353A (zh) * 2015-07-17 2015-09-23 天地科技股份有限公司 煤柱塑性区测试方法和测试装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
岩石破裂的声发射预测及Kaiser效应在地应力测试中的应用;楚俊;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20120215;第5.3.2.1-5.3.2.2节 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105547742A (zh) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11326449B2 (en) Method for determining three-dimensional in-situ stress based on displacement measurement of borehole wall
CN112461670B (zh) 一种模拟井下巷道掘进和打钻作业的静动加载实验机及方法
CN103063335B (zh) 基于载荷监测数据的深部地应力三维地质勘察测试方法
CN108710759B (zh) 一种通过现场测量煤体软化模量指数判断冲击倾向性的方法
CN101892830A (zh) 一种深部地应力随钻测试系统
CN114839024B (zh) 破碎岩体特性随钻测试与评价方法
Yong et al. Rock mass response ahead of an advancing face in faulted shale
CN204630758U (zh) 一种地应力测试二次可变角度取芯装置
CN112781765A (zh) 一种新型简易的地应力测试装置及试验方法
WO2023197821A1 (zh) 一种基于渗透-损伤关系的覆岩损伤分区及高度确定方法
CN105547742B (zh) 煤样采样方法和装置
CN108896415B (zh) 一种岩体蠕变冲击试验方法
CN113669063A (zh) 切顶自成巷围岩控制方法
Huang et al. Geostress measurements near fault areas using borehole stress-relief method
CN105259051B (zh) 一种工程岩体力学特性的快速测试方法
CN102944906A (zh) 煤矿顶板裂隙形态及其演化过程的精密搜索观测方法
CN103195425A (zh) 一种煤矿巷道围岩强度原位快速测定方法
CN108132186B (zh) 一种基于常规单三轴压缩试验确定地应力方向的方法
CN105093349A (zh) 一种实测巷道顶板内部裂隙发展发育规律的方法
Lin et al. A review of in situ stress measurement techniques
CN116988786A (zh) 一种地下矿山三维地应力测量方法
CN204101017U (zh) 露井煤矿开采边坡位移监测装置
CN111287654A (zh) 煤层冲击地压危险性超前钻测的预评价装置及方法
Zhu et al. Characteristics of deformation and failure of deep coal seam floor affected by fully mechanized mining
CN211060903U (zh) 爆破炮孔角度测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant