[發(fā)明專利]一種通過液壓加壓測定煤樣孔裂隙的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710493408.0
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107167414B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜海納;葉茂林;徐樂華;馮國瑞;胡勝勇;李振;高強(qiáng);崔家慶;宋誠
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發(fā)明公開了一種通過液壓加壓測定煤樣孔裂隙的裝置及方法。該裝置包括攝像裝置、液壓加壓裝置、試驗(yàn)裝置；試驗(yàn)裝置包括圓筒形玻璃罩，其固定在實(shí)驗(yàn)臺上方，頂部通過頂蓋密封；玻璃罩內(nèi)部設(shè)有T型托架，煤樣放置在該托架上方，玻璃罩上設(shè)有刻度線；液壓加壓裝置包括液壓加壓泵、進(jìn)油管和壓力傳感器，液壓加壓泵和壓力表連接；攝像裝置為高速攝像機(jī)，位于試驗(yàn)裝置的刻度正對面。通過液壓泵對實(shí)驗(yàn)裝置加壓，煤樣受到油液從各個方向施加的壓力，且壓力處處相等；煤受壓導(dǎo)致孔裂隙發(fā)生變化，從壓力表測得壓力值；通過體積變化得出孔隙率；從而得出加載應(yīng)力對煤樣孔隙率的影響。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定、實(shí)驗(yàn)操作方便易行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過液壓加壓測定煤樣孔裂隙的裝置及方法，屬于煤炭開采技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前我國煤炭開采已經(jīng)進(jìn)入深部開采階段，隨著開采深度的增加，地質(zhì)環(huán)境愈加復(fù)雜，面臨著愈加嚴(yán)重的安全問題，特別是地應(yīng)力對煤炭的影響已經(jīng)嚴(yán)重威脅到開采生產(chǎn)中的安全。因此，研究應(yīng)力對煤孔裂隙的影響意義重大。

傳統(tǒng)的關(guān)于應(yīng)力對煤孔裂隙影響的研究均采用三軸加載實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置所實(shí)驗(yàn)的煤樣需要進(jìn)行特制，因此所測得的數(shù)據(jù)與實(shí)際存在著較大的誤差，且加載過程中，對煤樣施加的應(yīng)力存在著分布不均，大小方向不易控制的特點(diǎn)。

目前，尚沒有一種切實(shí)可行的裝置能準(zhǔn)確的測出應(yīng)力對煤孔裂隙的影響。因此，急需一種裝置能夠解決三軸加載中存在的問題，使加載過程中的應(yīng)力大小、方向易于控制，且不存在不均勻的特點(diǎn)，所得的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確可靠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種通過液壓加壓測定煤樣孔裂隙的裝置及方法，該裝置及方法能夠簡單易行地測出煤樣的孔裂隙率，分析出應(yīng)力變化對孔裂隙的影響，改進(jìn)以往實(shí)驗(yàn)中的不足。

本發(fā)明提供了一種通過液壓加壓測定煤樣孔裂隙的裝置，包括攝像裝置、液壓加壓裝置、試驗(yàn)裝置；

試驗(yàn)裝置包括鋼化玻璃罩、托架、實(shí)驗(yàn)臺、頂蓋；玻璃罩為圓筒形，固定在實(shí)驗(yàn)臺上方，玻璃罩底部與實(shí)驗(yàn)臺密封連接，頂部通過頂蓋密封；玻璃罩內(nèi)部中心設(shè)有T型托架，煤樣放置在該托架上方，玻璃罩上設(shè)有刻度線，用于測量試驗(yàn)過程中煤樣尺寸的變化，頂蓋為倒U型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)凹處固定有密封圈，通過螺釘固定在玻璃罩頂部；

液壓加壓裝置包括液壓加壓泵、進(jìn)油管和壓力表，液壓加壓泵和壓力表連接，進(jìn)油管另一端連接玻璃罩底部的進(jìn)油口，進(jìn)油口方向平行于托架的水平面，正對煤樣底部；進(jìn)油口處設(shè)有密封圈進(jìn)行密封；液壓裝置通過進(jìn)油口的管道給裝置內(nèi)加油加壓，液壓裝置上配備有相應(yīng)的壓力表，壓力表對容器內(nèi)的壓力進(jìn)行讀數(shù)；

攝像裝置為高速攝像機(jī)，高速攝像機(jī)位于試驗(yàn)裝置的刻度正對面，定時對煤樣及裝置進(jìn)行拍照，對整個試驗(yàn)過程中煤樣的變化進(jìn)行記錄。

所述玻璃罩底部為喇叭形開口，與實(shí)驗(yàn)臺連接處通過螺釘、密封圈進(jìn)行密封。玻璃罩通過螺釘固定在實(shí)驗(yàn)臺上，且底部由密封圈密封，以防加壓時容器內(nèi)油液漏出。

所述刻度線位于T型托架的上方，刻度線包括水平刻度線和豎直刻度線，二者垂直相交于T型托架的中心。

所述煤樣通過熱縮管密封。

本發(fā)明提供的裝置，在實(shí)驗(yàn)時，由于整個煤樣通過熱縮管密封，處在油液之中，其所有表面都通過熱縮管與油液接觸。液壓泵對實(shí)驗(yàn)裝置加壓時，煤樣受到油液從各個方向施加的壓力，且壓力處處相等。煤樣受壓導(dǎo)致孔裂隙發(fā)生變化，壓力大小可以從壓力表測得。

本發(fā)明提供了一種通過液壓加壓測定煤樣孔裂隙的方法，包括以下實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）制備煤樣：

①首先對采集來的原始煤塊進(jìn)行加工，切割成規(guī)則的尺寸為r=6cm、h=20cm的圓柱狀煤樣三塊；

②用熱縮管對煤樣進(jìn)行密封，然后用排水法測出煤樣的體積V1；