CN110411859A - 一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法 - Google Patents

一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法
技术领域
本发明涉及一种煤体界面强度的测试方法，具体是一种破碎煤体注浆加固后界面强度 测试方法，属于矿业工程领域。
背景技术
破碎煤体广泛存在于煤矿巷道浅表，是由于围岩开采时表面由三向应力状态转为二向， 强度变低，且所受应力超过其极限强度而产生破裂，滑移，产生塑性流动变形。一般地， 破裂区范围与所处的地应力水平有关，埋深越大，破裂区越大。当前在国内煤矿采深逐渐 加大，围岩条件逐渐恶化的情况下，巷道的煤体极易碎裂，张开，产生大变形，严重影响了安全生产工作。
煤层壁后注浆是阻止煤体碎裂进一步变形的有效方式。因其成本可控，效果良好而得 到了较好的推广应用。注浆一般滞后掘进工作面，以及时封堵裂隙扩张为主要目的。注入 的浆材一般为水泥浆液，会胶结煤体碎块，提高破裂煤体间的强度。由于碎裂煤体的强度 取决于存在的次生结构面或裂隙，而非块煤本身，因此注浆实际上是提高了碎块间结构面 的强度，从而整体上表现为强度增强。
目前研究多是从巷道宏观变形量来反映注浆加固效果，具体注浆后的煤体强度提高多 少，结构面强度如何，仍然缺乏定量的描述。另外碎裂煤体形状不规则，难以取得标准的 试样进行试验，同时存在着结构面形态复杂，取样时往往难以将碎块及其间的结构面同时 取出等问题，这些往往限制了对碎裂煤体注浆加固强度的研究。因此十分有必要提出一种 可以测试注浆加固后碎裂煤体的方法，推动注浆参数优化和煤体强度量化评价。
发明内容
本发明的目的在于提供一种破碎煤体注浆加固界面强度测试方法，能够量化计算煤体 注浆后的结构面间的强度，使测试结果更加接近现场情况。
为实现上述目的，本发明提供的一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法，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。
在上述实验步骤中，重点测试水泥浆加固的煤体界面的强度，量化计算水泥注浆后破 碎煤体的内聚力、内摩擦角和残余内聚力和内摩擦角，并对比没有水泥注浆加固的原煤体， 为现场水泥注浆参数设计和优化提供参考依据。
进一步地，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<f2，则需重复步骤C并减少保压时间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；
F、压制煤基体：将现场取的煤样压制成实验所要求的形状及尺寸，其中压制时间为t0， 成型压力P0＝s×γ×H，s为煤基体的上表面积，压制完成后低温烘干。
根据上述煤基体的压制步骤，通过不断实验及校正压制时间参数，压制出的煤基体的 结构构造、力学参数与未开挖环境下的煤体力学参数相吻合，因此采用上述压制煤基体的 方法，测试结果也更加准确。
进一步的，步骤(四)中采用的注浆腔室通过输气管与氮气罐连通，输气管上设有控 制输气管导通或关闭的阀门，输气管上设有压力表及气压控制装置；在两块煤基体之间的 注浆间隙注入水泥浆后，打开阀门，保持注浆腔室内的气压恒定1-2MPa，并维持30分钟。
进一步的，步骤(六)中采用的直剪盒，其通孔横截面大于煤基体穿过通孔的截面，直剪盒的自由端设有水平的螺纹配合的紧固螺栓；该紧固螺栓穿过直剪盒的自由端表面进入所述通孔，并对煤基体产生压力以固定煤基体。
优选的，所述紧固螺栓与煤基体之间设有垫片。
优选的，步骤(一)中，在压制完煤基体后，用粗粒砂纸打磨煤基体表面，以形成和现场相似的粗糙界面。
优选的，步骤(二)中，制作水泥浆时，水灰比为0.8:1。
附图说明
图1是本发明中步骤(四)中水泥浆加固煤体界面的示意图；
图2是本发明中步骤(六)中对试样进行界面强度测试示意图；
图3是根据本发明的实施例得到的水泥浆加固煤体界面与自然煤体界面峰值强度与法 向应力关系图；
图4是根据本发明的实施例得到的水泥浆加固煤体界面与自然煤体界面残余强度与法 向应力关系图；
图中，1.煤基体，2.注浆腔室，3.水泥浆，4.螺栓，5.储气瓶，6.阀门，7.试样，8. 下直剪盒，9.上直剪盒，10.下紧固螺栓，11.上紧固螺栓，12细沙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
(一)制作煤基体1两块：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1，如图1中的煤体所示，该煤基体1为实验所需的尺寸；
由于煤体强度较差、松散破碎，难以加工成完整有规则形状的试件，因此采用压制的 方式来加工；在不同埋深条件下，煤体物理性质差别较大，因此在压制煤基体1时，要考虑埋深等因素；为了压制及后续测试方便，煤基体1高度和宽度可参照现场碎块煤体大小决定。
(二)制作水泥浆，根据现场注浆加固流程工艺，水泥浆加固碎块煤是水泥浆充填进 入煤间的大裂隙，形成煤与水泥浆加固体；为保证浆液的流动性和强度，水灰比通常为0.8:1， 配制好后备用；
(三)将煤基体1侧面和底面均匀涂抹凡士林，主要防止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2的横截面大于两个煤基体1的横截面之和，且能同时竖直放置两个煤基 体1；将涂抹好凡士林的煤基体1分两次紧贴注浆腔室2相对的两个壁面竖直放入，两个煤 基体1分置注浆腔室2两侧，确保煤基体1表面与注浆腔室2内表面贴合密实；两块煤基体1间留有的注浆间隙；
b、将水泥浆注入两块煤基体1之间的注浆间隙，为了使水泥浆3完全与注浆间隙内的 煤基体1壁面充分接触密实，注浆腔室2通过输气管与氮气罐连通，输气管上设有控制输气管导通或关闭的阀门6，输气管上设有压力表及气压控制装置；在两块煤基体1之间的注浆间隙注入水泥浆3后，打开阀门6，保持注浆腔室1内的气压恒定1-2MPa，并维持30分 钟，之后形成试样7；
(五)从腔室中取出水泥浆1加固好的试样7，在恒温恒湿条件下保养28天，使水泥浆3完全固结，并胶结两块煤基体1，备用；
(六)水泥浆3加固煤基体1界面强度测试：如图2，将试样7水平置于上下布置的两个直剪盒内，即上直剪盒9和下直剪盒8，两个直剪盒中部有容纳煤基体1的通孔，以在水 平方向限制煤基体1的位置；直剪盒的厚度与试样7中的煤基体1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3充填厚度一致的剪切缝；在试样7 上顶面均匀撒上厚度一定的细沙12，以保证顶面受力均匀；开动直剪仪器，约束上剪切盒 9位置，并将压头施加于试样7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剪切盒8，实时采集剪切力，待到试样 7完全剪断后，停止试验，记录位移，峰值剪切力，残余剪切力参数；
其中，为了适应不同尺寸的煤基体1，直剪盒的结构可以如下设计：直剪盒上的通孔横 截面大于煤基体1穿过通孔的截面；直剪盒的自由端，即非固定端，设有水平的螺纹配合 的紧固螺栓；在图2给出的实施例中，上直剪盒9的左端固定，其右端为自由端，与之配合的上紧固螺栓11可以从右端面外部穿过上直剪盒9进入上直剪盒9的通孔中，并可以通过旋转前进或后退的方式改变位置，从而对试样7产生压力以固定试样7。同理，对于下直剪盒8，其右端为加载端，左端为自由端，与之配合的下紧固螺栓10从其左端面外部穿过，并进入通孔，对试样7进行固定。为了防止应力集中，导致紧固螺栓破坏试样7，可以在紧 固螺栓与煤基体1之间设有垫片，通过垫片，将力均匀地施加在试样7侧面；
(七)将下一个经步骤五制作好的水泥浆加固煤体界面的试样7，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，计算水泥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，将没有水泥浆加固的煤体界面作为对比组，特别地，将步骤(一)中的制作的两个煤基体1，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。
在上述实验步骤中，重点测试水泥浆加固的煤体界面的强度，量化计算水泥注浆后破 碎煤体的内聚力、内摩擦角和残余内聚力和内摩擦角，并对比没有水泥注浆加固的原煤体， 为现场水泥注浆参数设计和优化提供参考依据。
为使煤基体1更加符合现场实际情况，进一步地，煤基体1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<f2，则需重复步骤C并减少保压时间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；
F、压制煤基体1：将现场取的煤样压制成实验所要求的形状及尺寸，其中压制时间为 t0，成型压力P0＝s×γ×H，s为煤基体1的上表面积，压制完成后低温烘干。
根据上述煤基体1的压制步骤，通过不断实验及校正压制时间参数，压制出的煤基体1 的结构构造、力学参数与未开挖环境下的煤体力学参数相吻合，因此采用上述压制煤基体1 的方法，测试结果也更加准确。
由于现场煤体破碎，碎块间界面凹凸不平，为使本发明的测试方法更加接近真实情况， 优选地，在压制完煤基体1时，用粗粒砂纸打磨表面，以期形成和现场相似的粗糙界面。
通过本方法，以真实煤体作为基体，能够测量出煤体注浆后的强度变化及效果，更加 准确地反映出现场情况，为注浆参数优化和煤体强度量化评价提出理论支持。
以下为根据上述具体实施方式进行的一个实施例：
(1)、松散煤块取自地下600m，根据埋深计算出其成型压力为15MPa，制作等宽度100mm高度50mm的煤基体1，同时根据在上述具体实施方法中公开的煤基体制作步骤来 测得压制时的保压时间为20min；随后对压制成的煤基体低温烘干，然后用粗粒砂纸打磨， 吹掉表面的煤粉。
(2)制作水泥浆，根据现场注浆加固流程工艺，水泥加固碎块煤是水泥浆充填进入两 个煤基体1之间的大裂隙，形成煤与水泥浆加固体。为保证浆液的流动性和强度。水灰比通常为0.8:1，配制好后备用。
(3)将制作好的煤基体1侧面和底面均匀涂抹凡士林，防止带压注水泥浆时浆液从侧 面或底面渗漏。
(4)将涂抹好凡士林的煤基体1分两次紧贴注浆腔室壁面放入，分置腔室两侧，确保 煤面与腔室内表面贴合密实。两块煤基体间留有的注浆间隙，可等效于现场的煤碎块的结 构界面宽度，并可由步骤(一)制作煤基体的宽度来调整注浆间隙。注入混合好的水泥浆3， 锁紧腔室螺栓，开通阀门，带压的氮气从储气罐中注入注浆腔室2中，保持压力恒定1～2MPa， 并维持30分钟，让水泥浆3完全与孔壁充分接触密实，如图1。
(5)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。
(6)水泥浆加固煤基体结构面强度测试，如图2。将由水泥浆3加固好的煤基体结构界面形成的待测试样7置于直剪盒内，用紧固螺栓，锁紧试样下部。然后根据结构界面间 充填的水泥浆厚度，调整上剪切盒9位置，在上剪切盒9及下剪切盒8中预留出和水泥浆 充填厚度一致的剪切缝，用紧固螺栓锁紧位于上方的煤基体1。在试样上顶面均匀撒上厚度 2mm一定的细沙12，以保证顶面受力均匀。开动直剪仪器，约束上剪切盒，并将压头施加 于试样顶面，调整垂直应力1MPa，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0.02mm/min慢慢移动下剪切盒8，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。
(7)将下一个经步骤五制作好水泥注浆加固的煤体界面试样，重新设定新的垂直应力 1.5MPa，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(1， 1.5，2，2.5MPa)下的试样的剪切峰值力和残余峰值力。在对照组内，将没有水泥加固的 煤体界面作为对比组，特别地，将步骤一中的制作的两个煤基体1，重复步骤(6)，但不留剪切缝，上下煤基体完全贴合在一起进行剪切试验，测定至少四组不同垂直应力，即垂直应力分别为1，1.5，2，2.5MPa下的试样，计算自然状态煤体的峰值和残余的内聚力和 内摩擦角。
(8)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，结果如图3，得到水泥注浆加固 体界面的峰值内聚力为0.44MPa，水泥注浆加固体界面的峰值内摩擦角为30.5°。残余试验数据采用公式：进行拟合，结果如图4，水泥注浆加固体界面的残余内 聚力0.32MPa，水泥注浆加固体界面的残余内摩擦角26.7°。
(9)没有水泥注浆加固的煤体界面强度作为对比组，根据步骤8的方法，结果如图3， 4。计算自然状态煤体界面的峰值和残余的内聚力为0.18MPa和0.12MPa，峰值和残余内摩 擦角为22.2°和21.8°。对比可知，采用水泥浆加固的煤体界面在峰值及残余内聚力，内摩擦角都得到了很大的提高，定量的评定了水泥注浆加固煤体结构面的效果。

Claims (7)

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<f2，则需重复步骤C并减少保压时间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；
F、压制煤基体：将现场取的煤样压制成实验所要求的形状及尺寸，其中压制时间为t0，成型压力P0＝s×γ×H，s为煤基体的上表面积，压制完成后低温烘干。
3.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(四)中采用的注浆腔室通过输气管与氮气罐连通，输气管上设有控制输气管导通或关闭的阀门，输气管上设有压力表及气压控制装置；在两块煤基体之间的注浆间隙注入水泥浆后，打开阀门，保持注浆腔室内的气压恒定1-2MPa，并维持30分钟。
4.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(六)中采用的直剪盒，其通孔横截面大于煤基体穿过通孔的截面，直剪盒的自由端设有水平的螺纹配合的紧固螺栓；该紧固螺栓穿过直剪盒的自由端表面进入所述通孔，并对煤基体产生压力以固定煤基体。
5.根据权利要求4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，所述紧固螺栓与煤基体之间设有垫片。
6.根据权利要求1至5任意一项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，在压制完煤基体后，用粗粒砂纸打磨煤基体表面，以形成和现场相似的粗糙界面。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的一种破碎煤体注浆加固后界面强度测试方法，步骤(二)中，制作水泥浆时，水灰比为0.8:1。
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