[實用新型]煤巖、氣耦合滲透性雙向加載試驗裝置

無效

• 申請號: 200720177228.3
• 申請日: 2007-10-30
• 公開（公告）號: CN201196634Y
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 蘇承東;李化敏;高保彬;王文
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一).技術領域

本實用新型涉及一種煤巖、氣耦合滲透性雙向加載試驗裝置，利用巖石力學試驗機對煤巖試樣進行加載破壞過程中，研究瓦斯在煤巖中的滲透性試驗提供了試驗條件，尋求煤巖試樣在雙向加載試驗條件下瓦斯的運移規律，為煤礦井下采煤工作面的防災減災和瓦斯抽采提供依據。

(二).背景技術

隨著目前煤礦開采深度的逐年增加，煤礦的自然災害更加突出，尤其是瓦斯的涌出對煤礦井下工作面生產造成嚴重威脅。煤礦瓦斯作為一種資源，充分利用煤層開采過程中巖層移動對瓦斯卸壓作用并根據巖層移動規律來優化抽放方案、提高抽出率，在煤層開采時形成采煤和采煤層氣兩個完整的開采系統，即形成“雙能源開采”技術。而工作面的瓦斯涌出與諸多因素有關，其中煤巖體的堅硬程度、裂隙發育程度，裂隙的方向，裂隙的連通程度、所受應力狀態、瓦斯壓力等因素有關，使得研究煤礦井下采煤工作面瓦斯運移規律的研究變得十分復雜。在煤礦采煤工作面生產過程中，隨著工作面的向前推進，工作面煤體的應力狀態呈現周期性變化，前方煤體的裂隙也隨之發生相應的變化，煤體中瓦斯的運移規律與上述等諸多因素有關，其中煤體裂隙的發育程度關系最為密切。而裂隙形成又與煤體所受應力密切相關，煤巖體的瓦斯的運移規律與煤巖體的應力存在某些關系，需要進行仔細研究。而國內大多數研究者在室內對Φ50mm×100標準煤樣進行三向應力狀態下進行瓦斯的滲透性規律研究，由于標準煤樣尺寸較小，含裂隙少，完整性相對較好，這與煤礦井下采煤工作面煤體的實際情況不完全相符。由于現場生產條件的限制和目前現場測試手段的不完善，對上述諸多因素難以進行仔細的考慮。根據煤礦井下采煤工作面初次來壓和周期來壓期間，工作面的瓦斯濃度涌出量明顯增加。因此，有必要對煤礦井下工作面煤體的應力、瓦斯的運移規律進行深入研究，試圖研制一套適合在室內進行煤礦井下采煤工作面煤體的瓦斯運移規律的模擬試驗，尋求煤巖試樣在雙向加載試驗條件下瓦斯的運移規律，為煤礦井下采煤工作面的防災減災和瓦斯抽采提供依據。

(三).發明內容：

利用巖石力學試驗機對試樣進行加載、聲發射系統同時進行監測的試驗條件下，研制出一套煤巖、氣滲透性雙向加載試驗裝置，尋求煤巖試樣在雙向加載試驗條件下瓦斯的運移規律，本發明的目的在于提供一種能夠實現在垂直Z方向由試驗機主動軸向加載，水平Y方向采用兩塊側限板由兩根螺栓連接被動約束，水平X方向一邊加瓦斯，另一邊為自由面。在室內模擬煤礦井下工作面前方煤體瓦斯隨工作面推進過程中的運移規律。要求滿足在加載過程中試樣Z和Y方向4個側面密封不卸漏，水平X方向加瓦斯，另外一個方向模擬采煤工作面煤體的試驗裝置，研究煤巖體在不同應力加載過程中瓦斯的滲透性與應力之間的關系。克服了現有氣固耦合試驗裝置與工作面前方煤巖體受力狀態不完全相符的不足，該試驗裝置能夠模擬采煤工作面前方煤體、氣耦合滲透性試驗，研究煤體在不同應力條件下瓦斯的運移規律。要求試樣應處于Z、Y兩個方向4個約束，X方向加瓦斯的密閉試驗環境，其受力狀態是軸向Z主動加載，水平Y被動約束，水平X一面加瓦斯，另一面為自由面模擬工作面煤體，研究煤巖體在不同應力加載過程中瓦斯的運移規律。得出試樣在加載過程中應力與瓦斯的運移規律，為煤礦井下采煤工作面的防災減災和瓦斯抽采提供依據。

本實用新型煤巖、氣耦合滲透性雙向加載試驗裝置。其特征是：利用巖石力學試驗機對試樣進行加載、聲發射系統同時進行監測的試驗條件下，同時配備相應的氣源，氣體壓力測試系統，氣體流量測試系統，構成一整套煤巖、氣耦合滲透性雙向加載試驗測試系統。整個系統主要由氣源單元I、氣體壓力測試單元II、氣體流量測試單元III、試驗機加載及控制單元IV、聲發射監測單元V、煤巖、氣、液耦合滲透性雙向加載試驗裝置單元VI六部分組成，其中煤巖、氣耦合滲透性雙向加載試驗裝置單元VI是本次發明的主體，發明的關鍵技術是試驗裝置的結構特征和試樣的密封處理技術。

氣源單元與氣體壓力測試單元和氣體流量測試單元連接后，再與煤巖、氣耦合滲透性雙向加載試驗裝置和聲發射監測單元連接，試驗機控制及加載單元與煤巖、氣耦合滲透性雙向加載試驗裝置，其中煤巖、氣耦合滲透性雙向加載試驗裝置單元本實用新型的主體，主要由試樣1、透氣板2、密封膠板3、底板4、進氣口5、壓條6、上壓板7、緊固螺栓8、9、左側限板10、右側限板11、壓緊螺栓12、墊片13及壓緊螺母14部件組成。

試樣1：尺寸為150mm×150mm×150mm煤巖試樣，要求試樣表面平整，相鄰側面相互垂直，端面的平行度小于0.1mm。150mm×150mm×150mm立方體。