[發明專利]一種含瓦斯煤巖試驗方法

無效

• 申請號: 201310342002.4
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103398903A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 曹樹剛;郭平;張遵國;孫傳猛;洛鋒;劉延保;李勇;李國棟;楊紅運;鄒德均
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

技術領域

本發明涉及采礦領域，特別是涉及一種真三軸狀態下的含瓦斯煤巖細觀力學試驗系統。

背景技術

煤與瓦斯突出是煤礦生產中遇到的一種極為復雜的礦井瓦斯動力現象。近些年來，煤礦瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出事故頻發，煤礦瓦斯災害已嚴重影響到煤炭工業健康的發展。目前，專家、學者普遍認為煤與瓦斯突出是地應力、瓦斯壓力及煤巖物理力學性質三者綜合作用的結果。因此，開展地應力、瓦斯耦合作用下的煤巖力學特性研究，特別是從細觀的角度，對煤巖破壞過程中裂紋的產生、擴展動態過程以及最后破壞狀態進行研究，有利于更深入地了解含瓦斯煤巖的物理力學性質，對更科學地揭示煤巖動力現象發生機理及更合理的開發相應災害防治技術具有重要的理論價值和工程指導意義。

目前，針對含瓦斯煤巖的細觀裝置較為少見，比較典型的有中國礦業大學何學秋教授研制的含瓦斯煤變形及破裂動態顯微觀測系統，以及重慶大學曹樹剛教授研制的一種含瓦斯煤巖細觀力學試驗系統（詳見申請號200810070166.5）。前者的加載裝置為設置有觀測窗口的圓柱形壓力缸，用浮法玻璃做窗口材料，將圓柱形煤巖試件的一側磨成平面寬度約為10～15mm的平面作為觀測平面，觀測系統采用可進行左右擺動的長距離高倍顯微鏡。由于光線顯微鏡對觀測面的要求較高，該裝置采用圓柱形試件，觀測面范圍較小，且顯微鏡只能進行左右擺動觀測，致使觀測范圍小，不能追蹤特定裂紋的破壞過程以及進行一定范圍內的定量觀測；而且該裝置的氣體壓力較低，與礦山實際差異較大，其觀測的可靠性有待進一步提高。后者在試驗腔的敞口處固定透明視鏡，透明視鏡外設置體視顯微鏡以及CCD攝像機，試件上粘貼聲發射傳感器并通過測量導線與聲發射采集分析儀器相連接。該系統采用動態顯微觀測和聲發射監測相結合的手段，能夠全程完整的記錄下試件裂紋發育擴展情況以及試件破壞狀態，可進行單軸、平面應變、假三軸等受力狀態下的試驗測試，但是該裝置中采用兩個液壓千斤頂從上方和側面進行擠壓，同時在下方和另一個側面采用“L”形墊塊限位，這種結構無法進行含瓦斯煤巖真三軸狀態下的細觀試驗，且對試驗溫度的調控并不方便。

綜上分析，已有的設備要么對試驗環境要求苛刻、與礦山實際差異大、且試驗成本高昂、觀測手段單一，要么無法進行更貼近煤巖實際受載狀態的真三軸試驗。目前還缺乏一種有效的、更貼近礦山生產實際的、多種觀測方式結合的煤巖真三軸力學試驗裝置，該裝置既可以對含瓦斯煤巖進行單軸、平面應變、真三軸等受力狀態下的細觀力學試驗研究，也能對煤巖體細觀特征進行追蹤記錄和定量觀測。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種能夠在不同瓦斯壓力、不同溫度、不同受力狀態下對煤巖進行真三軸細觀力學實驗的試驗方法。

本發明的技術方案如下：一種含瓦斯煤巖試驗方法，其特征在于包括以下步驟：

1）將煤巖試件放入到試驗裝置（1）內，所述試驗裝置（1）內開設有具有開口的試驗腔（1a），該試驗腔（1a）的開口水平朝向試驗裝置（1）的其中一個側面，且該試驗腔（1a）的開口由固定在試驗裝置（1）側面的透明視鏡（2）封閉，所述試驗腔（1a）內的下部安裝有活動墊塊（3），拆下透明視鏡（2），將試件放到活動墊塊（3）上，在活動墊塊（3）的下方連接有墊塊（15），該墊塊（15）的底部固定連接在試驗腔（1a）底部，所述墊塊（15）的上表面向上凸起形成條形滑軌（15a），該條形滑軌（15a）左右延伸布置，所述活動墊塊（3）的下表面開有與條形滑軌（15a）相對應的條形槽（3a），所述條形滑軌（15a）伸入到該條形槽（3a）內。所述試驗腔（1a）的上部和左右兩側均設有活動壓塊（4），三個所述活動壓塊（4）均通過加載塊（16）與加載軸（5）相連，所述加載塊（16）與加載軸（5）固定相連，在該加載塊（16）與活動壓塊（4）相接觸的面上設置有滑塊（16a），該活動壓塊（4）上設置有與滑塊（16a）相對應的滑槽（4a）；三個所述活動壓塊（4）和所述活動墊塊（3）圍成一個四邊形框架，且所述活動壓塊（4）和活動墊塊（3）互相錯位，先將試件居中放在活動墊塊（3）上，再緩緩將試件移動到活動墊塊（3）右端平齊，而后調節活動墊塊（3），使其居于墊塊（15）的中心位置，再向左移動右側加載塊（16），使與其相連的活動壓塊（4）抵在試件上，再調整該活動壓塊（4），使其下端部分地抵在下部活動墊塊（3）上，同理，調整左側和上部加載塊（16）的位置，使各加載塊（16）和活動壓塊（4）滿足錯位要求；所述試驗腔（1a）內還設置有聲發射傳感器（7）和應變傳感器（36），將該聲發射傳感器（7）和應變傳感器（36）均貼于試件表面；