[實用新型]一種多功能高溫高壓三軸煤巖試驗裝置

有效

• 申請號: 201420168068.6
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN203785967U
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 王琳琳;姜波;王大剛;茅獻彪
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N1/22;G01N29/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 黃成萍

技術領域

本實用新型涉及一種多功能高溫高壓三軸煤巖試驗裝置，用以研究高溫高壓下三軸煤巖的變形特性、裂紋萌生和擴展規律，還有煤巖的相變氣體產生量及其與煤巖變形的關系規律。

背景技術

在人類對深部采礦、煤層氣開采、地熱資源開采、煤炭地下液化與氣化以及深部油氣開采等深部資源能源開發過程中，迫切需要探索高溫高壓作用下巖體的特性。在煤炭開采過程中，煤是一種對溫度、壓力和構造應力都十分敏感的有機巖，在高溫高壓作用下，煤的變形特性、斷裂特性以及煤變形發生的氣體產生和突出現象影響煤炭開采的安全，比如，煤礦開采過程中經常發生因巖體斷裂、垮落等引起的冒頂現象以及瓦斯突出事故。因此，模擬地殼深部巖石的三軸受力性態，提供一種多功能高溫高壓三軸煤巖試驗裝置及方法，揭示高溫高壓下煤巖的變形特性、裂紋萌生和擴展規律以及煤巖的熱解反應，對煤田地質和礦井瓦斯預測與防治具有重要的理論指導意義。

目前，常用的高溫高壓煤巖試驗裝置及方法有：專利號為CN201110267767公開的一種含有機質巖體的高溫高壓三軸試驗裝置及方法，僅研究高溫高壓下大塊有機質巖體的熱解產物；專利號為CN201320138995公開的一種型煤高溫高壓氣化特性評價裝置，考察反應溫度、氣化壓力、氣化劑流量對型煤氣化后氣體組成、焦油產率、氣化反應性、飛灰帶出物、灰渣狀態等的影響，只能對高溫高壓下型煤的氣化特性進行評價；專利申請號為CN201310121184公開的一種覆壓加溫下煤巖孔滲電聲應力應變聯測裝置，研究高溫高壓三軸作用下煤巖樣品的孔隙度、氣水相對滲透率、應力應變曲線、電阻率和聲波速度，未探討煤巖樣品的斷裂特性和熱解反應；專利申請號為CN201310220946和CN201310220947公開的一種高溫高壓熱解反應的試驗裝置及方法，只提供研究高溫高壓下油頁巖和低變質煤熱解反應的三軸試驗裝置及方法。但是，對于實驗過程中，能同時研究高溫高壓下煤巖的變形特性、裂紋萌生、擴展和斷裂規律以及煤巖熱解反應的多功能高溫高壓三軸煤巖試驗裝置及方法還沒有。

實用新型內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種多功能高溫高壓三軸煤巖試驗裝置，是一種功能齊全、方法簡便、易操作的高溫高壓三軸煤巖試驗裝置，可以用以研究高溫高壓下煤巖的變形特性、裂紋萌生和擴展規律，還有煤巖的相變氣體產生量及其與煤巖變形的關系規律。

技術方案：為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種多功能高溫高壓三軸煤巖試驗裝置，包括加載系統、溫控加熱系統、聲發射測量系統、氣體采樣系統、絕緣與密封結構和冷卻系統：

所述加載系統包括基架、下加載單元、圍壓加載單元和上加載單元；

所述基架包括底座、對稱設置在底座上的兩個支撐立柱、水平固定在兩個支撐立柱下部的支架、水平固定在兩個支撐立柱上部的承載梁；所述支架中部開設有通孔；

所述下加載單元包括帶有位移傳感器的液壓升降臺、設置在液壓升降臺上的下壓縮盤、設置在下壓縮盤上的加載塊、設置在加載塊上的T型塊、設置在T型塊上的下壓頭，所述液壓升降臺設置在底座的中部，所述加載塊的上表面設置有與T型塊大的下端相適配的定位結構；

所述圍壓加載單元包括筒體、設置在筒體內部下端的環形圓盤、設置在環形圓盤上端的A葉蠟石粉層、設置在A葉蠟石粉層上端的鹽環、設置在鹽環上端的B葉蠟石粉層、設置在B葉蠟石粉層上端的環形螺紋套，煤巖試樣設置在筒體內；

所述上加載單元包括上壓頭、設置在上壓頭上的A圓柱壓塊、設置在A圓柱壓塊上的凸型塊、與凸型塊相適配的壓蓋，設置在凸型塊上的B中間壓塊、設置在B中間壓塊上的上壓縮盤；