权利要求书： 1.一种利用无机纳米环保材料提高松散厚煤层强度的方法，包括如下步骤：
1）初级硅溶胶制备：以活化后的高纯硅粉和纯水为原料，以胍类化合物为催化剂调节纯水的pH，在60?90℃下进行水解反应一段时间后，制备得到初级硅溶胶；
2）过滤：将得到的硅溶胶经滤网过滤，除去未反应的硅粉；过滤采用0.5?1μm的滤网进行过滤；
3）催化剂去除：将氨水加入到上述硅溶胶中，搅拌反应一段时间后，再加入萃取剂，继续搅拌一段时间后静置分层，收集硅溶胶部分；
4）浓缩：将初始硅溶胶浓缩至质量分数30％以上，得到超高纯硅溶胶；
5）煤样原料制备：从芦岭煤矿Ⅲ811工作面选取煤样，经磨粉机破碎后，用分级筛选出
0.25mm以上、1mm以下的煤粉颗粒，放置在105℃恒温烘干箱烘制；
6）煤样制备：硅溶胶和煤样原料混合，将一定质量和浓度的硅溶胶与一定质量烘干的煤粉颗粒混合搅拌均匀，放入型煤模具压制；
7）煤样力学性能测试：利用万能实验机，重点研究不同硅溶胶浓度、质量、凝胶时间对含硅溶胶煤样力学特性的影响规律，确定硅溶胶最佳配比；所述凝胶时间为含硅溶胶煤样制备好后，在25℃环境中静置的时间；所述力学特性，包括抗压强度、抗剪强度；其中抗剪强度的分析包括分析不同剪切角度条件下含不同浓度硅溶胶煤样的剪应力?应变曲线的变化规律，分析不同浓度硅胶煤样的内聚力和内摩擦角；
具体分析步骤如下：
a）利用正交试验，设计准备不同硅溶胶浓度、硅溶胶质量、凝胶时间的煤样，研究分析硅溶胶浓度、质量和凝胶时间对含硅溶胶煤样单轴抗压强度的影响规律；
b）根据a）的分析，选择最佳的凝胶时间和质量，并保持固定不变，制备含不同浓度硅溶胶的煤样，研究在凝胶时间、质量一定的情况下煤样在不同剪切角度下的抗剪强度和峰值应变，获得含不同浓度硅溶胶煤样抗剪强度、峰值应变随剪切角度的变化规律，得到只有合理浓度的硅溶胶，才能保证含硅溶胶煤样在具有一定抗剪强度的同时，又具有较大的塑性变形；
c）并利用公式 计算出不同剪切角度下破坏时的正应力与剪应力；其中P
为剪切面上的轴向破坏载荷，kN；σ为剪切面上的正应力，MPa；τ为剪切面上的剪应力，MPa；a2
为剪切面正应力与竖直方向的夹角，°；A为剪切面的面积，mm；
d）选取曲线型抗剪强度，通过拟合含不同浓度硅
声明：
“利用新型无机纳米环保材料提高松散厚煤层强度的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：安徽理工大学
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2025年05月23日 ~ 25日 
