[實用新型]一種原煤透明澆筑件的可視化滲透性測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420564930.5
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN204116186U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙延林;彭青陽;萬文;蔡璐
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種煤體滲透性測試的裝置，特別是一種原煤透明澆筑件的可視化滲透性測試裝置。?

背景技術(shù)

煤礦突水事故是煤礦最嚴(yán)重的災(zāi)害之一，煤礦突水事故的爆發(fā)與煤體的滲流特性有著密切關(guān)系。煤體的滲透特性和煤體裂隙滲流路徑具有十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。?

目前煤體滲透性測試所用的試件大都是規(guī)則的型煤樣和原煤樣。型煤樣的制作相對比較容易。將打磨好的煤粉加入少許水拌勻，按經(jīng)驗用天平稱取一定量放入制作好的模具內(nèi)，施加的一定壓力，穩(wěn)壓一定時間后取出煤樣，制作成型煤樣。型煤試件大多是規(guī)則圓柱體試件或立方體試件；原煤試件的制作相對難度大。常采用“水泥澆筑固定取芯法”，將現(xiàn)場取來的原始煤塊用塑料薄膜密封好置于大小適當(dāng)?shù)哪鞠鋬?nèi)，保證原煤層理垂直于加工軸線，即使制作好的試樣長軸方向垂直于層理。然后，用細(xì)骨料混凝土進(jìn)行澆筑，以填滿煤塊與木箱之間的空隙，待混凝土硬化后再用取芯機(jī)取樣，最后磨平兩端，加工完成的原煤大多是規(guī)則圓柱體試件。型煤樣尺寸標(biāo)準(zhǔn)、表面光滑，質(zhì)地均勻，而原煤樣則存在縱橫交錯的原始裂隙、裂紋及孔洞等不同的原始損傷。型煤樣容易加工，但與原煤的裂隙構(gòu)造、變形程度及其峰值強(qiáng)度在數(shù)量上存在很大差異，因此采用型煤樣進(jìn)行滲透試驗得到的煤體滲透系數(shù)與采煤工作面的煤體滲透系數(shù)?之間存在相當(dāng)大的差異。?

對于原煤樣的制取經(jīng)常遇到諸多難以加工的問題：在鉆取試塊的過程中受鉆頭力的作用容易活動，致使取得的試樣達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)；對于強(qiáng)度小、易破碎的煤巖塊體，由于煤巖塊體只受點加持力及鉆頭壓力，所受外力不均衡，再加上水的作用，在鉆巖的過程中容易受到損傷而破碎，得不到所需的試件。規(guī)則原煤試件的制作首先存在難以加工的問題，同時制取過程中，原煤內(nèi)部結(jié)構(gòu)易受到擾動，與天然狀態(tài)煤巖內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)稍有偏離。對于松散破碎煤體采用“水泥澆筑固定取芯法”存在極大困難，由煤體破碎，鉆煤取芯過程中，煤體會破碎無法成型。對于松散破碎的煤體制取原煤樣的成功率極低。?

目前對規(guī)則原煤樣的滲透試驗，采用的原煤樣大多是為的規(guī)則圓柱體，該煤件尺寸小，煤樣中包含的煤體裂隙不多，不能充分反映采煤工作面煤體的裂隙結(jié)構(gòu)。而且煤樣滲透系數(shù)的測試都是三軸腔內(nèi)進(jìn)行，將煤樣置于三軸壓力腔內(nèi)，無法觀察到水在煤體裂隙中的滲流路徑，不能實現(xiàn)對煤體裂隙滲流的可視化觀察。?

因而采用不規(guī)則原煤試件進(jìn)行滲流實驗并實現(xiàn)對煤體裂隙滲流的可視化觀察，可真實地反映采煤工作面的煤體的裂隙結(jié)構(gòu)和煤體的滲透特性，而且通過對煤體裂隙滲流的可視化觀察可更清晰明了地理解水在煤體裂隙中的滲流路?

徑。不規(guī)則原煤的滲透性測試、可視化觀察裝置和方法具有重要的科研意義和工程實用價值。?

實用新型內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種原煤透明澆筑件的可視化滲透性測試裝置。?

本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：包括試件、軸向加壓系統(tǒng)、水壓加載系統(tǒng)、高速攝像機(jī)、控制器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；?

所述試件為透明樹脂包裹的原煤透明澆筑件，形狀為方形；?

所述軸向加壓系統(tǒng)包括伺服電機(jī)Ⅰ、齒型帶輪減速機(jī)構(gòu)、滾珠絲杠傳動機(jī)構(gòu)、移動橫梁、壓力傳感器、液壓加載軸和帶滲透管道的上、下壓頭，帶滲透管道的上壓頭通過液壓加載軸安裝于移動橫梁下部，液壓加載軸上設(shè)有壓力傳感器，移動橫梁兩端安裝于豎向設(shè)置的滾珠絲杠傳動機(jī)構(gòu)上，滾珠絲杠傳動機(jī)構(gòu)的下端與齒型帶輪減速機(jī)構(gòu)相連，齒型帶輪減速機(jī)構(gòu)與伺服電機(jī)Ⅰ相連；?

所述水壓加載系統(tǒng)，包括伺服電機(jī)Ⅱ、減速機(jī)、轉(zhuǎn)數(shù)傳感器、螺旋傳動副、活塞、閥門I、閥門Ⅱ、流量計I、流量計Ⅱ、平底燒瓶、注水管道、排水管道和溶液漏斗；所述溶液漏斗經(jīng)管道、閥門Ⅱ與缸體相連，注水管道一端與缸體相連，另一端經(jīng)閥門I、流量計I與透明澆筑件上部的空心管道相連，伺服電機(jī)Ⅱ、減速機(jī)、螺旋傳動副以及活塞依次相連，轉(zhuǎn)數(shù)傳感器安裝于伺服電機(jī)Ⅱ上，排水管道一端與透明澆筑件下部的空心管道相連，另一端經(jīng)流量計Ⅱ與平底燒瓶相連，平底燒瓶置于電子天平上；?

所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括流量計I、流量計Ⅱ、電子天平、轉(zhuǎn)數(shù)傳感器、壓力傳感器、控制器，所述流量計I、流量計Ⅱ、電子天平、轉(zhuǎn)數(shù)傳感器以及壓力傳感器采集的數(shù)據(jù)送到控制器。?

高速攝像機(jī)實時拍攝帶乳白色染料的水溶液在煤體裂隙中的滲流過程，實現(xiàn)對原煤裂隙滲流路徑的可視化觀察。?

本實用新型的技術(shù)效果在于：?

1.原煤透明澆筑件，最大程度保持煤體的原生裂隙結(jié)構(gòu)，且透明度高。?