【煤炭行业标准(MT)】 煤层冲击倾向指标测定方法

中华人民共和国煤炭工业部部标准煤层冲击倾向指标测定方法
MT 174- 87
本标准适用于能够加工成标准试件的煤，在试验室条件下其冲击倾向指标的测定。煤的动态破坏时间测定
煤的动态破坏时间是指煤样在常规单向压缩试验条件下，从极限载荷到完全破坏所经历的时间。1.1仪器、设备
1.1.1载荷传感器。
1.1.2动态电阻应变仪：工作频率等于或大于2000Hz。1.1.3记录仪：磁带记录仪或光线示波器，工作频率等于或大于1000Hz。1.1.4信号处理仪器
记忆示波器：时间精度不小于1ms;a.
b．X-Y函数记录仪。
1.1.5材料试验机。
1.2试件规格、加工精度和数量
1.2.1试件规格和加工精度应符合MT44—87《煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方法》中2.2及2.4条的规定。
1.2.2每组试件数为10个。
1.3测定系统
根据采用的记录仪不同，测定系统分为两类，见图1和图2。图1用磁带记录仪测定系统
1—下承压板2—球形座；3—载荷传感器；4-试件；5—上承压板；6-动态应变仪，7--磁带记录仪，8—记忆示波器;9-函数记录仪中华人民共和国煤炭工业部1987-11-18发布232
1987-12-10实施
1.4测定步骤
MT 174 --- 87
图2用光线示波器测定系统
1—下承压板2-球形座,3—载荷传感器；4—试件，5—上承压板；6—光线示波器，7—动态应变仪1.4.1首先对试件应进行编号并检查试件加工精度，测量试件尺寸，对试件节理、裂隙、含水状态等及加工过程中出现的问题进行描述，填入记录表内（见附录C）。1.4.2选择材料试验机度盘时，一般应满足下式：0. 2P。式中：P。—材料试验机度盘最大值，kNPmax 预计最大破坏载荷，kN。
1.4.3开动材料试验机，使其处于可用状态。将压力传感器，试件置于材料试验机下承压板中心，并使三者轴线重合。调整球形座，使试件受力均匀。为防止碎块四处飞溅，应加保护罩。1.4.4按各仪器使用方法连接电路、预热、调试与检查，使其处于工作状态。选择合适的记录速度，增益，保证测试精度不小于1ms，使在最低和最高载荷下信号不失真。1.4.5先启动磁带，然后以0.5~~1.0MPa/s的速度对试件加载直至破坏，继续记录5s后停止磁带记录。
记录破坏载荷带速，道数，放大倍率，磁带走码及测定过程中出现的现象，对破坏状态进行描述或摄影，填人记录表内（见附录D)。1.4.6磁带机倒带到初始带码，以记录时的带速，放大倍率回放载荷信号。用记忆示波器捕捉煤试件的动态破坏过程。用X-Y函数记录仪将动态破坏时间曲线绘制在坐标纸上。标注试件编号、破坏载荷、时间标距和破坏时间。
1.4.7如果采用光线示波器记录时，首先取3～5个试件测定，并求得平均单向抗压强度，估计动态破坏时间测定试块的极限载荷值。然后，按本标准1.4.1、1.4.2、1.4.3、1.4.4款执行。1.4.8材料试验机，以0.5～1.0MPa/s的速度对试件加载至极限载荷的70%以后，按下光线示波器的走纸钮至试件完全破坏，停止走纸。1.4.9取下记录纸在日光灯下照射几分钟后，动态被坏时间曲线显示出来。记下时间轴标距值和破坏载荷值。
1.5测定结果计算
1.5.1由动态破坏时间曲线计算每个试件的动态破坏时间DT（见图3）。其DT值按附录B确定。233
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加载过程
破坏时间
图3动态破坏时间计算曲线
1.5.2每组试件的动态破坏时间算术平均值（取整数），按下式计算：DT
式中：DT --试件平均动态破坏时间，ms;DT,
第；个试件动态破坏时间，ms；每组试件个数。
n ----
测定结果按附录A给出的判据鉴定。2弹性能量指数测定
弹性能量指数是指煤样在单向压缩条件下，破坏前所积蓄的变形能与产生的塑性变形所消耗的能量的比值。
仪器、设备
位移传感器；
载荷传感器；
动态电阻应变仪；
X-Y函数记录仪；
材料试验机。
试件规格、加工精度、数量
试件采用直径5±:cm，高径比1士0.2的圆柱体，或采用5cm×5cm×5cm（公差与圆柱体2.2.1
同）的正方形试件。
2.2.2试件加工精度按MT44—87中第2.1、2.2条的规定执行。2.2.3每组试件数不少于10个。
2.3测定系统
测定系统见图4。
2.4测定步骤
2.4.7测定前对试件进行编号，检查试件加工精度，测量试件尺寸（试件直径应在其高度中部两个互相垂直的方向测量，求算术平均值），对试件层理、裂隙、节理、含水状态等及加工过程中出现的问题进行描述，填入记录表格（见附录E)。234
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图4弹性能量指数测定系统
1下承压板2—球形座；3—载荷传感器；4—试件；5—上承压板；6—位移传感器；7—磁力表架；8-X-Y函数记录仪;9—动态电阻应变仪2.4.2材料试验机度盘的选择，按本标准第1.4.2款执行。2.4.3任取试件3～5个，进行单向抗压强度测定，求出平均破坏载荷值。以此为参考值，估计用于测定弹性能量指数的煤试件的卸载值。2.4.4将载荷传感器和试件放在材料试验机下承压板中心，并使三者的轴线重合。2.4.5依次将载荷传感器和位移传感器同动态电阻应变仪连接（见图4)。2.4.6接通仪器电源、预热、调试、检查，使之处于可工作状态。2.4.7开动材料试验机，使上承压板与试件接触（但此时试件应未受力）后调整仪器零点。然后，以0.5~~1.0MPa/s的速度对试件加载。加载到预计破坏载荷的75%~～85%，稳压10~～15s，以相同速度卸载至破坏载荷的1%～5%。同时绘出了载荷变形曲线。最后继续对试件加载到破坏，记下破坏载荷，描述记录破坏特征，填入记录表（见附录E）。2.4.8当用电阻应变片法测弹性能量指数时，电阻片的粘贴按MT45一87《煤和岩石变形参数测定方法》中第3.3条进行。
2.4.9按0.5~～1.0MPa/s的速度，以预计破坏载荷10%的间隔逐级加载，读记载荷与应变值，直至达预计破坏载荷的80%。以加载时的同样间隔，逐级卸载测取读数，卸载至破坏载荷的1%~5%后，再继续加载至试件破坏，记录破坏载荷，破坏特征，填入记录表（见附录F）。每个试件测定过程中读数不得少于5个。
绘制加载和卸载时的应力-应变曲线或载荷变形曲线。2.5测定结果计算免费标准下载网bzxz
2.5.1检查测定结果，要求满足以下条件：0. 7P。≤ P≤0. 9P
式中：P.
试件破坏载荷，kN；
卸载时的最大载荷，kN。
（3）
当P。不满足上式时，该数据应废弃。然后，应补充试件数，直至满足上式要求的试件数不少于10个。
2.5.2弹性能量指数计算
2.5.2.1单个试件弹性能量指数按下式计算：235
—-弹性能量指数；
式中; WET ---
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st = 。 psp
弹性应变能，其值为卸载曲线下的面积（见图5画阴影部分）；。总应变能，其值为加载曲线下的面积；（5）
p.一一塑性应变能，其值为加载曲线和卸载曲线所包络的面积，曲线下面积可用求积仪求取。(NY
加载曲线
卸载曲线
4l (mm)
图5弹性能量指数计算图
2.5.2.2每组试件弹性能量指数平均值按下式计算：Wet
式中:Wer —-
-弹性能量指数平均值；
WeT!第i个试件弹性能量指数；
试件个数。
计算结果取一位小数。
测定结果按附录A给出的判据鉴定。236
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附录A
煤层的冲击倾向判据
(参考件）
煤层的冲击倾向的高低，可用煤样的动态破坏时间DT和弹性能量指数Wer来判定，见表A1。煤层冲击倾向判据
鉴定结果
强烈冲击倾向
50DT500
5. 0> WBT ≥2. 0
中等冲击倾向
无冲击倾向
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附录B
煤样动态破坏时间的整理方法
(参考件）
B.1煤样动态破坏时间的整理方法由于煤层的不均质性、节理、裂隙发育程度的不同及脆性性质不同，即或是在同一地点所取的煤样，其测定结果也常出现较大的离散性，因此，动态破坏时间曲线有较大的差异。为了正确的鉴别煤的冲击倾向的高低，应采用综合分析的整理方法。图B1、B2、B3给出动态破坏时间典型曲线及计算方法。NY
动态破坏时间曲线
动态破坏时间曲线
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图B3动态破坏时间曲线
图中；P—载荷，kN；P。一试件破坏载荷，kN，DT一煤的动态破坏时间，ms；T一时间，ms。B.1.1对于抗压强度较高、完整性好的煤样，其煤的动态破坏时间典型曲线（图B1)，DT值为试件从极限载荷至完全失去承载能力时所经历的时间。B.1.2对于脆性较高，裂隙发育的煤，测定过程中往往出现脆性爆落或断裂，动态破坏时间曲线出现一个以上的台阶。台阶基本分两种情况（图B2），一种情况台阶处载荷值呈增加趋势（图B2a），说明试件的实际应力并未降低，DT值为载荷呈明显下降的拐点起至载荷为零时所经历的时间；另一种情况台阶处载荷下降不明显，曲线近似水平（图B2b），DT值根据经验可取载荷降大于15%小于20%之间某一台阶处起至载荷降为零时所经历的时间。载荷降按下式计算：Pe - pt
×100%
式中：n
一降荷率；
P。极限载荷，kN;
—台阶最高点载荷值，kN。
B.1.3对于抗压强度一般的煤，动态破坏时间曲线也出现多个台阶或台阶不明显的斜线，但载荷总是趋于下降（图B3），DT值按本附录的B.1.1规定的方法确定。239
送样单位：
测定：
MT174—87
附录C
煤样动态破坏时间测定记录表
(参考件）
采样地点：
试件描述
测定前
测定后
试件尺寸，
直径×高
计算：
截面积
试验日期：
破坏载荷
抗压强度
审核：
破坏时间
送样单位：
磁带机记录项目
测定：
带速带码
MF 174—87
附录D
煤样动态破坏时间记录回放表
(参考件）
X-Y 菌数仪回放项目
（对示波器T）（对示波器X）
计算：
试验日期：
记忆示波器记录、回放项目
(ms/cm)
(V/cm)
审核：
破坏时间
送样单位：
试件描述
测定前
测定：
MT174—87
附录E
用自动绘图法测定煤的弹性能量指数记录表（参考件）
采样地点：
试件尺寸，cm
测定后长
计算：
截面积
测定日期：
御荷值
审核：
送样单位：
试件描述
测定前
破坏载荷，kN
测定：
附加说明：
MT174-87
附录F
用电阻应变片法测定煤的弹性能量指数记录表(参考件）
采样地点：
尺寸，cm2
测定后
直径×高
截面积
计算：
本标准由煤炭科学研究院北京开采研究所起草。本标推主要起草人王淑坤。
本标准于1987年首次发布。
载荷值
本标准委托煤炭科学研究院北京开采研究斯负贵解释。测定时间：
加载应变
审核：
卸载应变
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