[發明專利]含瓦斯煤體加載過程聲電參數測定裝置

有效

• 申請號: 201210072917.3
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN102621228A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 李祥春;聶百勝
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種測試裝置，特別涉及一種含瓦斯煤體加載過程的聲電參數測定裝置，屬于煤礦技術領域，

背景技術

我國是煤炭資源極為豐富的國家，同時，也是高瓦斯煤礦災害事故嚴重的國家。在煤礦資源開采過程中，經常發生煤與瓦斯突出、沖擊地壓、頂板塌陷、圍巖變形等重大煤巖動力災害事故，而隨著煤礦采掘深度的延伸和開采規模的不斷擴大，這一問題呈現越來越嚴重趨勢，因此，探索合理的預報理論和準確可靠的預測方法是煤礦安全科技工作者急需解決的問題。

電磁輻射、聲發射預測作為一種地球物理探測技術，可以實現非接觸式連續動態預測，并已研制出許多相關儀器，提出了電磁輻射、聲發射預測煤與瓦斯突出和沖擊礦壓的理論及預報方法。但由于煤巖動力災害的復雜性，若想真正實現準確預測和預報，還需要對電磁輻射、聲發射在煤體當中的傳播機理做進一步的研究，其中，煤體聲電參數對電磁輻射、聲發射傳播有著重要的影響，因此，研究煤體聲電參數的變化規律就成為煤巖動力災害研究的關鍵，尤其是對含瓦斯煤體聲電參數變化規律進行研究就成為重中之重。

現有煤體聲電參數測試系統難以進行含瓦斯煤體的聲電參數測試，因此，制造一種含瓦斯煤體的聲電參數測試裝置就成為本發明要解決的問題。

發明內容

鑒于上述情況，本發明旨在提供一種能夠進行加載過程中含瓦斯煤體聲電參數測試的實驗裝置，以再現實際測試環境，保證含瓦斯煤體聲電參數測試的準確性，為利用電磁輻射、聲發射預測煤與瓦斯突出等煤巖動力災害提供可靠的理論和實驗基礎。

本發明是通過以下技術方案來實現的：

本發明所述的含瓦斯煤體加載過程聲電參數測定裝置，包括加載系統、氣路系統、聲參數測試系統和電參數測試系統。其中，煤樣被放置在加載系統中，加載系統使煤樣形成所需的負載狀態，同時，通過氣路系統為煤樣填充甲烷氣體，形成含瓦斯煤樣，從而真實模仿和再現煤巖體狀態，最后，利用聲參數測試系統和電參數測試系統分別對煤樣的加載過程進行聲參數和電參數測定，完成含瓦斯煤樣聲、電參數測試。

在具體結構設計中，為真實再現煤樣的受載過程，加載系統需能提供軸向載荷和徑向載荷。為此，加載系統包括了一個相對密封地可進行徑向加載和軸向加載的加載裝置，以及可為加載過程提供載荷的加載泵。加載裝置包括套筒、膠套、活動堵頭和滑動堵頭，活動堵頭和滑動堵頭分別密封連接在套筒兩側的端口上，活動堵頭和滑動堵頭的內端與套筒內腔形成相對密閉的空間，并作為煤樣的測試空間使用。

為便于安裝和取放煤樣，活動堵頭與套筒采用了螺紋連接的方式，并在連接面上設有密封圈進行密封，通過對活動堵頭進行旋轉，可以方便地與套筒連接并將煤樣固定。使用時，活動堵頭作為固定端連接在套筒上。當然，活動堵頭還可采用其它連接方式與套筒進行連接，只要能保證連接簡單，使用方便即可。

套筒另一端的滑動堵頭主要用于產生煤樣所需的軸向載荷，為使滑動堵頭可以軸向移動，本發明采用了卡棱和卡槽配合的方式，在滑動堵頭外圓周面上設有卡棱，卡棱卡在套筒端口內側的卡槽中，卡槽的軸向寬度大于卡棱的軸向寬度，其寬度差就是滑動堵頭軸向移動的最大距離。而為使滑動堵頭能產生軸向移動，本發明采用了軸向填充氣壓的方向，利用氣壓推動滑動堵頭軸向移動。為此，在滑動堵頭與套筒內壁對應的表面設置了環形通槽，環形通槽與外界加載泵管路連通，同時，為保證氣密性，在環形通槽的兩側還裝有密封圈，以保證加壓過程能順利進行。

膠套為一個筒狀，作為產生徑向載荷的主要結構，要求其柔韌性較強，同時，還需具有一定的彈性。為此，膠套采用橡膠材料制成。筒狀的膠套從內側環繞密封在套筒內壁上，活動堵頭與滑動堵頭連接在套筒兩端后，兩個堵頭的內端分別插接在膠套兩側的端口中，從而在膠套內表面形成放置煤樣的密封空間，同時，也可保證滑動堵頭在膠套中的軸向移動順利進行。為產生徑向圍壓，同時，保證膠套對煤樣的密封性，在套筒與膠套對應的圓周面上設有環形通道，環形通道與外界加載泵管路連通，利用加載泵的加載和膠套的彈性變形，就可在膠套內形成徑向圍壓。

為進一步提高使用效果和使用方便性，本發明中的加載泵可以設置兩個，兩個加載泵通過管路與環形通槽和環形通道一一對應連通，通過分別控制，實現煤樣上不同軸壓和圍壓的設定，保證使用靈活性和方便性。本發明在加載泵使用的是兩個相對獨立的手動加載泵，不僅調整方便、簡單，而且成本低廉。