CN107894497A - 煤的坚固性系数井下快速测定方法 - Google Patents

煤的坚固性系数井下快速测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤的坚固性系数井下快速测定方法，包括以下步骤：S1：采集待测煤层的煤样，筛分出粒度为1～3mm的煤样，根据最佳粉碎参数对筛分出来的煤样进行粉碎；S2：测量经粉碎后粒度为0.5mm以下煤屑质量m，求得粒度为0.5mm以下煤屑的质量占比x；S3：基于最佳粉碎参数进行粉碎，得到不同煤样粉碎后0.5mm以下煤屑粒度质量占比xi，同时对比落锤法测定坚固性系数fi进行指数拟合，求得回归系数a，b，确立计算模型；S4：将粒度为0.5mm以下煤屑的质量占比x和回归系数a,b带入计算模型计算得到煤的坚固性系数。本申请测定工作量小，测定过程快速简单、准确可靠，且实现了井下快速测定。

Description

煤的坚固性系数井下快速测定方法
技术领域
本发明涉及一种煤的坚固性系数井下快速测定方法。
背景技术
煤的坚固性系数对于瓦斯治理、突出煤层危险性鉴定等都是重要且必须测定的矿井基础参数，目前煤的坚固性系数主要采取“落锤法”进行测定，需要现场工作人员在工作面取样后，再将煤样运送至地面具备相关资质的瓦斯参数基础实验室进行测定，测定时间较长、测定结果受人为因素影响较大，且测定过程繁琐，会消耗实验人员的精力与体力，这就有可能导致同一煤样f值测定结果的多样性，且无法满足快速测定及现代化矿井的需要，而随着矿井机械化程度的不断提高，f值机械化快速测定是建设数字化矿山的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤的坚固性系数井下快速测定方法，能够实现井下煤的坚固性系数快速直接测定。
为解决上述技术问题，本发明提供一种煤的坚固性系数井下快速测定方法，包括以下步骤：
S1：采集待测煤层的煤样，筛分出粒度为1～3mm的煤样，根据最佳粉碎参数对筛分出来的煤样进行粉碎；
S2：测量经粉碎后粒度为0.5mm以下煤屑质量m，求得粒度为0.5mm以下煤屑的质量占比x；
S3：基于最佳粉碎参数进行粉碎，得到不同煤样粉碎后0.5mm以下煤屑粒度质量占比xi，同时对比落锤法测定坚固性系数fi进行指数拟合，求得回归系数a，b，确立计算模型；
S4：将粒度为0.5mm以下煤屑的质量占比x和回归系数a,b带入计算模型计算得到煤的坚固性系数，所述计算模型为：
f＝a.eb·x
其中，f为煤的坚固性系数，x为粉碎后粒度0.5mm以下煤屑质量百分数占比，a,b为回归系数。
进一步地，所述粉碎参数的确定方法具体为：利用粉碎装置对同一煤样进行不同粉碎时间、不同质量以及不同转速情况下的粉碎正交试验，得到最佳粉碎参数，确定最佳粉碎方案。
进一步地，所述步骤S3中所述的回归系数a,b的确定方法具体为：
根据最佳粉碎参数对不同矿区不同煤层采集的煤样进行粉碎，得到不同煤样粉碎后粒度为0.5mm以下煤屑的质量占比xi(i＝1,2,3,...,n)，同时对未进行粉碎部分的煤样按照落锤法测定其坚固性系数为fi，每个xi对应一个fi，对n组数据进行指数拟合，并根据指数拟合程度的高低求得回归系数a，b，确立计算模型。
进一步地，所述步骤S1中所采用的筛分方法具体为：选用3mm、1mm标准分选筛各1个，依次上下叠放，待1mm标准筛完全不漏煤灰后完成煤样筛分。
本发明的有益效果为：本申请通过“取样—煤样筛分—快速粉碎—煤屑筛选—模型计算”可快速完成煤层煤的坚固性系数的测定，工作量小，测定过程快速简单、准确可靠。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明一个实施例的流程图；
图2为本发明一个实施例的粉碎装置的结构示意图。
其中：1、风管；2、球阀；3、胶管；4、稳压阀；5、气动马达；6、稳压阀调节旋钮；7、气动马达转速控制旋钮；8、排气口；9、马达转轴；10、粉碎刀片；11、待粉碎煤块；12、32目筛网；13、罐体倾斜调节器；14、排渣口；15、可调节底座。
具体实施方式
如图1所示的煤的坚固性系数井下快速测定方法，包括以下步骤：
S1：采集待测煤层的煤样，筛分出粒度为1～3mm的煤样，根据最佳粉碎参数对筛分出来的煤样进行粉碎；
S2：测量经粉碎后粒度为0.5mm以下煤屑质量m，求得粒度为0.5mm以下煤屑的质量占比x；
S3：基于最佳粉碎参数进行粉碎，得到不同煤样粉碎后0.5mm以下煤屑粒度质量占比xi，同时对比落锤法测定坚固性系数fi进行指数拟合，求得回归系数a，b，确立计算模型；
S4：将粒度为0.5mm以下煤屑的质量占比x和回归系数a,b带入计算模型计算得到煤的坚固性系数，所述计算模型为：
f＝a.eb·x
其中，f为煤的坚固性系数，x为粉碎后粒度0.5mm以下煤屑质量百分数占比，a,b为回归系数。
所述步骤S1具体包括：
S11：采集待测煤层的煤样，并筛分出粒度1～3mm的干煤样，煤样质量不少于100g，煤样采集可通过钻机钻进过程在孔口进行采集；
S12：选用机械式天平称取煤样质量100g，称取仪器精度达0.01g；
S13：将称取出的100g粒度为1～3mm的煤样倒入气动粉碎装置(如图2所示)，根据最佳粉碎参数对筛分出来的煤样进行粉碎。
所述步骤S11中所采用的筛分方法具体包括：
选用3mm、1mm标准分选筛各1个，依次上下叠放，待1mm标准筛完全不漏煤灰后完成煤样筛分。
所述步骤S13中所述最佳粉碎参数的确定方法具体为：
利用粉碎装置对同一煤样进行不同粉碎时间、不同质量以及不同转速情况下的粉碎正交试验，得到最佳粉碎参数，确定最佳粉碎方案。
根据本申请的一个实施例，采用如图2所示的粉碎装置对样进行粉碎所采用的粉碎参数的确定方法为：
据现场采取煤样情况，1～3mm煤样质量在150g以内都能满足，且实验室粉碎情况表明：粉碎转速4000～6000r/min、粉碎时间不超过30s时，粉碎结果可控，对粉碎参数进行水平划分，如表1所示，由此采用正交试验方法确立最优粉碎参数。
表1煤样粉碎的因素与水平表
对采取的煤样按照表1参数并对照Ln(3t)型正交试验表进行正交试验，对同一煤样进行了不同粉碎时间、质量以及转速情况下的粉碎正交试验，并记录下在条件下粉碎后得到0.5mm粒度的质量占比，同时采用“落锤法”对该煤样未粉碎部分测定f值，且记录下煤样f值测定过程中煤体破碎后0.5mm以下的质量占比，提取正交试验判定指标为ε：两种粉碎方式完成后煤样粒度在0.5mm以下的质量占比的误差绝对值。
表2煤样粉碎正交试验结果
由表2：K3A＜K2A＜K1A，K1B＜K2B＜K3B，K3C＜K2C＜K1C，据正交试验原理，得到最优粉碎方案：A3、B1、C2，即采用本粉碎装置对煤样进行粉碎所采用的最佳粉碎参数为：粉碎时间30s，粉碎机转速5000r/min，煤样质量100g。
其中，本实施例中的采用的粉碎装置如图2所示，其包括接风管1路、气动马达5、马达转轴9、粉碎罐和粉碎罐安装座。所述接风管1路包括风管1、连接在风管1和气动马达5之间的胶管3，所述胶管3与所述风管1连接的一端设有球阀2，所述胶管3与所述气动马达5连接的一端设有稳压阀4(0.6MPa)，所述稳压阀4上设有稳压阀调节旋钮6，所述气动马达5上设有气动马达转速控制旋钮7和排气口8。所述粉碎罐包括设置在所述粉碎罐安装座上的粉碎罐体，设置在所述粉碎罐体内的32目筛网12和粉碎刀片10，所述马达转轴9的一端与所述气动马达5连接，另一端穿过所述32目筛网12的上方，所述马达转轴9穿过所述32目筛网12的一端设有粉碎刀片10；所述32目筛网12的下方的粉碎罐体的侧壁上设有排渣口14。所述粉碎罐体通过罐体倾斜调节器13安装在所述粉碎罐安装座上，粉碎罐安装座的底部设有可调节底座15。对每样进行粉碎时，首先将煤样摇晃均匀平铺至粉碎装备内部，设定钻速5000r/min，并粉碎30s，粉碎过程中转速通过图2中调节稳压阀调节旋钮6及气动马达转速控制旋钮7控制。
所述步骤S2具体包括：
待粉碎结束后，待粒度为0.5mm以下的煤屑从排渣口14全部排出后，对罐体内部0.5mm以上的煤屑进行称重，并称其质量n，从而得到m＝100-n，求得0.5mm以下煤屑的质量占比百分数x。
所述步骤S3中所述的回归系数a,b的确定方法具体为：
根据最佳粉碎参数对不同矿区不同煤层采集的煤样进行粉碎，得到不同煤样粉碎后粒度为0.5mm以下煤屑的质量占比xi(i＝1,2,3,...,n)，同时对未进行粉碎部分的煤样按照落锤法测定其坚固性系数为fi，每个xi对应一个fi，对n组数据进行指数拟合，并根据指数拟合程度的高低求得回归系数a，b，确立计算模型。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种煤的坚固性系数井下快速测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采集待测煤层的煤样，筛分出粒度为1～3mm的煤样，根据最佳粉碎参数对筛分出来的煤样进行粉碎；
S2：测量经粉碎后粒度为0.5mm以下煤屑质量m，求得粒度为0.5mm以下煤屑的质量占比x；
S3：基于最佳粉碎参数进行粉碎，得到不同煤样粉碎后0.5mm以下煤屑粒度质量占比xi，同时对比落锤法测定坚固性系数fi进行指数拟合，求得回归系数a，b，确立计算模型；
S4：将粒度为0.5mm以下煤屑的质量占比x和回归系数a,b带入计算模型计算得到煤的坚固性系数，所述计算模型为：
f＝a.eb·x
其中，f为煤的坚固性系数，x为粉碎后粒度0.5mm以下煤屑质量百分数占比，a,b为回归系数。
2.根据权利要求1所述的煤的坚固性系数井下快速测定方法，其特征在于，所述步骤S1中所述的粉碎参数的确定方法具体为：利用粉碎装置对同一煤样进行不同粉碎时间、不同质量以及不同转速情况下的粉碎正交试验，得到最佳粉碎参数，确定最佳粉碎方案。
3.根据权利要求2所述的煤的坚固性系数井下快速测定方法，其特征在于，所述步骤S3中所述的回归系数a,b的确定方法具体为：
根据最佳粉碎参数对不同矿区不同煤层采集的煤样进行粉碎，得到不同煤样粉碎后粒度为0.5mm以下煤屑的质量占比xi(i＝1,2,3,...,n)，同时对未进行粉碎部分的煤样按照落锤法测定其坚固性系数为fi，每个xi对应一个fi，对n组数据进行指数拟合，并根据指数拟合程度的高低求得回归系数a，b，确立计算模型。
4.根据权利要求1所述的煤的坚固性系数井下快速测定方法，其特征在于，所述步骤S1中所采用的筛分方法具体为：选用3mm、1mm标准分选筛各1个，依次上下叠放，待1mm标准筛完全不漏煤灰后完成煤样筛分。
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