[發(fā)明專利]真三軸應(yīng)力滲流吸附解吸作用下煤體變形試驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610112561.X
• 申請(qǐng)日: 2016-02-29
• 公開（公告）號(hào): CN105784489B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫維吉;賈立鋒;梁冰;李蕾;秦冰;石占山;姜云;趙航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/12
• 分類號(hào): G01N3/12;G01N15/08
• 代理公司: 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 方星星

一種真三軸應(yīng)力滲流吸附解吸作用下煤體變形試驗(yàn)裝置及方法，試驗(yàn)裝置包括煤樣夾持器、真三軸應(yīng)力加載部分、孔隙壓力加載部分、流量測量部分及煤樣變形測量部分，煤樣夾持器用于夾持固定煤樣，真三軸應(yīng)力加載部分的液壓泵，向煤樣施加軸向壓力、側(cè)向壓力及周向壓力，孔隙壓力加載部分通過高壓氣瓶向煤樣加載孔隙壓力，流量測量部分包括水槽及量筒，采用排水集氣法測量氣體流量，煤樣變形測量部分包括粘貼于煤樣上的應(yīng)變片，應(yīng)變片連接于數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀連接于計(jì)算機(jī)，測得煤樣的變形量。通過上述試驗(yàn)裝置進(jìn)行煤樣在應(yīng)力、滲流、吸附/解吸單一及二者或三者組合作用下的煤體變形量測量，為工作面煤層瓦斯抽采提供合理參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦井開采技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種真三軸應(yīng)力滲流吸附解吸作用下煤體變形試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)

在煤礦生產(chǎn)過程中，采動(dòng)會(huì)使煤層中煤體所處的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致煤體產(chǎn)生變形，巷道掘進(jìn)和工作面生產(chǎn)過程中，煤層中的瓦斯會(huì)通過煤體內(nèi)孔隙、裂隙形成的通道流向巷道和工作面，瓦斯通過煤體內(nèi)的孔隙、裂隙流向工作面的過程即是瓦斯在煤體中的滲流過程，在滲流過程中孔隙壓力的變化會(huì)引起煤體的變形。此外，煤體內(nèi)游離態(tài)的瓦斯不斷的涌向巷道和工作面，吸附態(tài)的瓦斯不斷解吸出來成為游離狀態(tài)，煤解吸瓦斯時(shí)煤體也會(huì)發(fā)生變形。在煤層開采過程中，煤層所受應(yīng)力的改變，瓦斯在煤體中滲流壓力的改變及煤解吸壓力的改變均會(huì)引起煤體的變形?？紤]解吸、滲流、應(yīng)力共同作用的煤體變形規(guī)律仍不明確，哪些因素對(duì)煤體變形起主導(dǎo)作用，應(yīng)力-滲流-解吸作用下的煤體變形規(guī)律有待進(jìn)一步研究。

由于滲流過程中煤體變形的監(jiān)測問題以及煤樣吸附/解吸過程中監(jiān)測煤體變形的密封性問題，目前的實(shí)驗(yàn)設(shè)備雖然可以滿足測定煤巖的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，應(yīng)力作用下煤體的滲透率及不同瓦斯壓力下煤體吸附/解吸量等的要求，但對(duì)于研究應(yīng)力-滲流作用下的煤體變形及應(yīng)力-吸附/解吸下的煤體變形的要求則無法滿足。

因此，有必要設(shè)計(jì)一種更好的測定應(yīng)力滲流吸附解吸作用下煤體變形的試驗(yàn)裝置，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)了真三軸應(yīng)力、滲流、吸附/解吸單一及二者或三者組合作用下的煤體變形量測量的真三軸應(yīng)力滲流吸附解吸作用下煤體變形試驗(yàn)裝置及方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種真三軸應(yīng)力滲流吸附解吸作用下煤體變形試驗(yàn)裝置，包括煤樣夾持器、真三軸應(yīng)力加載部分、孔隙壓力加載部分、流量測量部分及煤樣變形測量部分；

所述煤樣夾持器包括套筒，所述套筒的上下兩端分別與上螺帽和下螺帽連接，所述上螺帽內(nèi)設(shè)有活塞，所述活塞的底部抵持于上壓頭，所述下螺帽內(nèi)下壓頭，所述上壓頭與所述下壓頭之間夾持煤樣，所述煤樣的兩側(cè)設(shè)有側(cè)壓板；

所述真三軸應(yīng)力加載部分包括液壓泵，所述液壓泵分流為第一管路、第二管路和第三管路，所述第一管路連接于所述上螺帽，所述液壓泵對(duì)所述活塞軸向加壓，以對(duì)所述煤樣施加軸向壓力，所述第二管路分別連接于所述煤樣兩側(cè)的側(cè)壓油缸，所述側(cè)壓油缸內(nèi)的側(cè)壓活塞與所述側(cè)壓板連接，對(duì)所述煤樣施加側(cè)向壓力，所述第三管路連接于所述套筒內(nèi)，通過液壓油柔性加載對(duì)所述煤樣施加周向壓力；

所述孔隙壓力加載部分包括高壓氣瓶，所述高壓氣瓶通過高壓管線連接于所述煤樣夾持器，所述高壓管線上依次設(shè)有減壓閥、第一針型閥、第一壓力表及第二針型閥，通過所述高壓氣瓶向所述煤樣加載孔隙壓力；

所述流量測量部分包括水槽及設(shè)于所述水槽內(nèi)的量筒，所述煤樣夾持器的底部通過管路連接于所述量筒，所述管路上設(shè)有第三針型閥；

所述煤樣變形測量部分包括粘貼于所述煤樣上的應(yīng)變片，所述應(yīng)變片通過導(dǎo)線連接于數(shù)據(jù)采集儀，所述數(shù)據(jù)采集儀連接于計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集儀采集所述煤樣的變形量并通過所述計(jì)算機(jī)讀取分析。