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工业型煤结渣性测定方法

发布日期:2019-04-03  浏览次数:552
   本标准对巷道常规矿山压力观测项目及仪器、测站与测点布置、观测方法和数据处理等方面作了规定。目的在于统一矿巷道矿山压力显现观测方法,为矿井安全、生产科学管理以及支护设计提供科学依据。
  本标准的附录A是提示的附录。
  本标准由国家煤炭工业局规划发展司(国家煤矿安全监察局安全技术装备保障司)提出。
  本标准由煤炭工业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。
  本标准由煤炭科学研究总院北京开采研究所负责起草。
  本标准主要起草人:林崇德、李效甫、王泽进。
  本标准由国家煤炭工业局规划发展司(国家煤矿安全监察局安全技术装备保障司)负责解释。
  1范围
  本标准规定了煤矿巷道矿山压力显现常规观测项目及仪器、测站与测点布置、观测方法和数据处理方法。
  本标准适用于煤矿巷道矿山压力显现的观测。
  2定义
  本标准采用下列定义。
  2.1锚杆轴力axialstressofrockbolt
  锚杆与围岩相互作用过程中,锚杆杆体承受的轴向力。
  2.2接触压力contactpressure
  巷道围岩与支护构件之间的相互作用力。
  3观测项目及仪器
  3.1观测项目
  常规观测项目及其相应的观测内容见表1,其中,围岩移近量为必测项目,其余为选择项目,也可根据工程需要增加其它观测项目。
  表1巷道观测项目及仪器
  观测项目
  观测内容
  观测仪器
  本标准是以中华人民共和国国家标准GB1572—1989《煤的结渣性测定方法》为主要参考依据,结合我国型煤的特点及实际情况而制定的。
  附录A为资料性附录。
  本标准由中国煤炭工业协会提出。
  本标准由全国煤炭标准化技术委员会归口。
  本标准起草单位:煤炭科学研究总院煤炭分析实验室。
  本标准主要起草人:谢恩情、姚恩题。
  本标准为首次制定。
  1范围
  本标准规定了测定工业型煤结渣性的试样制备、仪器、设备、测定步骤、结果计算方法和精密度。
  本标准适用于工业型煤。
  2规范性引用文件
  下列文件中的条款通过本标准的引用成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
  MT/T916—2002工业型煤制备方法
  GB/T483—1998煤炭分析试验方法一般规定
  3定义
  下列术语和定义适用于本标准。
  3.1结渣率clinkeringpercentage
  试样在规定的鼓风强度下进行气化,其灰分因受反应热的影响熔结成渣,其中大于6mm粒度的渣块质量占总灰渣质量的百分数,称为该试样在此鼓风强度下的结渣率。
  3.2结渣性clinkeringproperty
  在气化或燃烧过程中,型煤灰渣受热、软化、熔融而结渣的性质。
  3.3鼓风强度blaststrength
  试样在气化或燃烧时,空气通过炉栅截面的平均流速,以m/s表示。
  3.4最大阻力maximumresistance
  试样在气化或燃烧时,料层对气流产生的最大阻力,以hPa表示。
  3.5反应时间reactiontime
  试样在气化或燃烧时,从点火开始到燃烧停止所经过的时间,以min表示。
  4方法提要
  将粒度为3~6mm的型煤试样,装入特制的气化装置中,用同样粒度的木炭引燃,在规定鼓风强度下使其气化(燃烧),待试样燃尽后停止鼓风,冷却,称量和筛分,从大于6mm的渣块质量和总灰渣质量算出结渣率,用于表示工业型煤的结渣性。
  5仪器、设备和材料
  5.1结渣性测定仪,如图1所示。
  5.2鼓风机:风量不小于12m3/h,风压不小于49hPa(500mmH2O柱)。
  5.3马弗炉:炉内加热室不小于下列尺寸:高160mm,宽200mm,深320mm。炉后壁或上壁应有排气孔,并配有温度控制器。
  5.4工业天平:最大称量1kg,感量0.01g。
  5.5振筛机:往复式,频率(240±20)min-1,振幅(40±2)mm。
  5.6圆孔筛:筛孔3mm和6mm,并配有筛盖和筛底。
  5.7U型压力计:可测量不小于49hPa(500mmH2O柱)压差。
  5.8带孔小铲:面积100mm×100mm,边高20mm,底面有直径2~2.5mm的孔约100个。
  5.9铁盘:用厚度1~1.5mm的铁板制成,尺寸不应小于下列规定:长200mm,宽150mm,高40mm。
  5.10木炭:无混入杂质的硬质木炭,粒度3~6mm。
  5.11石棉板:厚2~3mm。
  5.12小圆铁桶:容积400cm3。
  5.13铁漏斗:薄铁皮制成。大口直径120mm,小口直径45mm,长约120mm。
  5.14板式毛刷1把。
  5.15搪瓷盘4个:长约300mm,宽约200mm,高约30mm。
  6试样的制备
  6.1按MT/T916—2002的规定,制备粒度3~6mm空气干燥工业型煤试样4kg左右。
  1—观测孔;2—烟气室;3—锁紧螺筒;4—气化套;
  5—空气室;6—烟气排出口;7—测压孔;
  8—空气针形阀;9—流量计;10—进气管;11—顶盖
  图1结渣性测定仪
  6.2挥发分焦渣特征小于或等于3的型煤不需要经过破粘处理。
  6.3挥发分焦渣特征大于3的煤样,按下述方法进行破粘处理。
  6.3.1将马弗炉预先升温到300℃。
  6.3.2量取型煤试样约900cm3(同一鼓风强度重复测定用样量),放入2个铁盘内,铺平,使其厚度不超过15mm。
  6.3.3打开炉门,迅速将铁盘放入炉内,立即关闭炉门。
  6.3.4待炉温回升到300℃以后,恒温30min。然后将温度调到350℃,并在此温度下加热到挥发物逸完为止。
  6.3.5打开炉门,取出铁盘。趁热用铁丝钩搅松煤样,并倒在振筛机上过筛。遇有大于6mm的焦块时,轻轻压碎,使其全部通过6mm筛子。取粒度为3~6mm型煤试样备用。
  7测定步骤
  7.1每个试样均在0.1m/s、0.2m/s和0.3m/s三种鼓风强度下分别进行重复测定(对应于0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s流速的空气流量分别为2m3/h、4m3/h、6m3/h。
  7.2进行测定时,第一次取约400cm3试样,并称量(称准到0.01g)。其后测定用的试样质量与第一次相同。
  7.3称取约15g木炭,放在带孔铁铲内,在电炉上加热至灼红。
  7.4将称量后的试样倒入气化套内,铺平,在空气室和烟气室之间放好垫圈,用锁紧螺筒固紧对于不易燃尽的型煤试样,应在表面再均匀撒15g炭。
  7.5开动鼓风机,调节空气针形阀,使空气流量不超过2m3/h。再将铁漏斗放在仪器顶盖位置处,把灼红的木炭倒在试样表面上,铺平,取下铁漏斗,拧紧顶盖,再仔细调节空气流量,使其达到规定值。在鼓风强度为0.2m/s和0.3m/s的空气流速进行测定时,应先使风量在2m3/h下保持3min,然后再调节到规定值。
  7.6在测定过程中,随时观察空气流量是否偏离规定值,并及时调节,记录料层最大阻力。
  7.7从观测孔观察到试样燃尽后,关闭鼓风机,记录反应时间。
  7.8冷却后取出全部灰渣,称其质量。
  7.9将孔径为6mm的筛子和筛底叠放在振筛机上,然后把称量后的灰渣移到6mm筛子内,盖好筛盖。
  7.10开动振筛机,振动30s,然后称出粒度大于6mm渣块的质量。
  8结果计算
  结渣率按式(1)计算:
  式中:Clin——结渣率,%;
  m1——粒度大于6mm渣块的质量,g;
  m——总灰渣质量,g。
  9方法精密度
  每一试样按0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s三种鼓风强度作重复性测定,两次重复测定结果的差值不得超过5.0%(绝对值)。
  10测定记录和结果处理
  10.1结渣性测定记录,可参阅附录A填写各项数据。
  10.2计算两次重复测定的平均值。按GB/T483—1998规定的数据修约规则修约到小数后一位。
  10.3在结渣性强度区域图上(见图2),以鼓风强度0.1m/s、0.2m/s、和0.3m/s
  的平均结渣率绘制结渣性曲线。
  1—强结渣区;2—中等结渣区;3—弱结渣区
  图2结渣性强度区域图
  附录A
  (资料性附录)
  结渣性测定记录表
  试样编号:来样单位:试样质量:g
  围岩表面位移
  巷道的顶底板移近量和两帮移近量;顶板下沉、底鼓、上帮或下帮位移
  测枪、测杆、收敛计、测尺
  围岩深部位移
  巷道围岩不同深度径向位移
  多点位移计、顶板离层仪
  锚杆轴力
  锚杆轴向受力
  测力锚杆
  接触压力
  围岩与支护体(棚式支架、喷射混凝土)之间的接触压力;围岩与锚杆托板之间的接触压力
  压力盒、锚杆测力计或其它压力传感器
  统计观测
  支架变形破坏状况、锚杆破坏状况
  3.1测量仪器
  根据观测项目和观测内容选用相应的测量仪器,见表1。
  4测站
  4.1测站布置
  4.1.1围岩表面位移
  地质生产条件单一的巷道,测站间距为50~100m,每条巷道测站不少于3个,每个测站布置2~3个观测断面;一条巷道中,当地质生产条件差异明显地段的长度大于20m时,该段巷道内至少应增设1个测站;试验巷道和重点观测的巷道,测站间距应为20~50。
  4.1.2统计观测
  统计观测的测站布置与围岩表面位移测站布置相同,统计观测对象为各测站内所有支架或锚杆。
  4.1.3其它观测项目
  其它观测项目的测站一般布置在围岩表面位移测站上,一条巷道中的观测断面不少于2个。
  4.2测站布置图
  4.2.1测站布置图应标注的内容
  a)观测巷道的平面位置;
  b)观测断面编号;
  c)观测项目代号;
  d)测站间距。
  4.2.2观测项目代号
  a)围岩表面位移:u;
  b)围岩深部位移:s;
  c)锚杆轴力:f;
  d)接触压力:p。
  如需增加其它观测项目或内容,可增加相应代号,并加以说明。
  4.2.3测站布置图示例
  测站布置图示例见图1。
  图1巷道测站布置图
  5观测方法
  5.1围岩表面位移
  5.1.1测点布置
  围岩表面位移测点可按二条测线布置(见图2a))。水平测线a-b应与巷道腰线重合,垂直测线c-d应与巷道中垂线重合。根据巷道断面形状、断面大小、设备布置及工程重要性,测线数量可在二条测线布置的基础上增至3~6条(见图2b))。
  5.1.2测量方法
  a)顶底板移近和两帮移近:测量各测线两测点间的距离,并填入表A1,见附录A(提示的附录);
  b)顶板下沉与底鼓:参见图2,先在水平测线a-b位置拉直测线,再用测量仪器测出顶部测点c与水平测线的垂直距离c-o,并填入表A1,见附录A(提示的附录)。将巷道顶底距离c-d减去距离c-o为底鼓的观测值o-d;
  c)上帮或下帮位移,在顶部测点c挂垂线,测量巷帮测点a或测点b与垂线的水平距离a-o或b-o,并填人表A1,见附录A(提示的附录)。
  5.2围岩深部位移
  5.2.1测孔布置
  a)在同一观测断面中,除底板外,顶板及两帮应各布置一个测孔(见图3)。
  根据需要,可在其它有代表性的位置或底板增设测孔。
  b)测孔的深度和测孔内测点的数量应根据围岩的稳定性和巷道跨度等因素综合考虑
  图2围岩表面位移测点布置
  图3围岩深部位移测孔布置
  确定,但测孔深度应大于巷道的跨度。
  5.2.2测量方法
  按测量仪器的使用方法,测量测孔内各测点的相对位移,测量结果填入表A2,见附录A(提示的附录)。
  5.3锚杆轴力
  锚固长度大于锚杆杆体有效长度的1/2时,使用测力锚杆测量锚杆的轴力;其余短锚固长度的锚杆轴力按接触压力测量方法测量(见5.4.2)。
  5.2.1测力锚杆布置
  根据具体工程中锚杆的安设位置,在有代表性的位置安设测力锚杆。例如,在巷道顶板的中部和边角处。测力锚杆的规格应与工程中使用的锚杆规格相同,并在安设位置取代普通锚杆。
  5.3.2测量方法
  按测量仪器的使用方法测量测力锚杆上各测点的轴力,并填人表A3,见附录A(提示的附录)。
  5.4接触压力
  5.4.1测点布置
  根据巷道支护形式、支护结构及巷道断面大小确定测点的位置和数量。巷道观测断面中顶部测点不应少于3个,两帮测点各不少于2个。锚杆支护的巷道应适当增设测点。

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