[實用新型]含瓦斯煤巖體損傷破壞的單軸壓縮實驗裝置

有效

• 申請號: 201720959535.0
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN207007626U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 孫曉元;李川田;郭勇義;謝建林
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 王思俊

技術領域

本實用新型屬于煤巖損傷斷裂力學試驗設備領域，具體涉及一種含瓦斯煤巖體損傷破壞的單軸壓縮實驗裝置。

背景技術

瓦斯抽放既能有效降低煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸等煤礦事故的發生概率，同時抽采出的瓦斯也可用于采暖、燃氣、電力等生產和生活領域，具有極高的應用價值。受賦存條件、水文地質和煤巖物理力學性質等因素影響，我國的礦井含瓦斯煤層普遍存在著低透氣性、低滲透性、高吸附性及高流量衰減性的特征，在原始煤層中進行瓦斯抽采往往難以達到預期效果。實踐表明，采掘作業不僅會導致裂隙演化、貫通及煤巖體的損傷與破壞，同時產生的載荷轉移與應力重新分布也能在很大程度上改變煤巖體的滲透率，使部分區域煤巖體透氣性系數成倍提高。顯然，針對該區域煤巖體進行有針對性的瓦斯抽采可以提高瓦斯抽采效率，有助于實現礦井安全生產和經濟高效發展的目的。因此，開展不同載荷與應力區域下的煤巖體的損傷破壞與瓦斯運移放散規律耦合分析具有重要的科學研究價值和現實應用意義。

試驗研究是現場應用的基礎。傳統的含瓦斯煤巖體破壞實驗多圍繞單軸（或三軸）壓縮方式展開，其特征是將煤巖體置于密封測試系統之中，一次性加載破壞煤體，然后再進行瓦斯解吸實驗。上述實驗步驟可以反映出完全破壞后煤巖體的瓦斯特征參數，但若需完整刻畫煤巖體在不同瓦斯放散階段的煤巖損傷進程則需要借助CT在線同步掃描完成，對試驗場地、裝置和經費提出了較高的要求。究其原因，在于傳統含瓦斯煤巖體壓縮破壞試驗存在裝置氣密性難以保證，而當試件裝入密封較好的裝置時又存在除非搗碎樣品否則難以取出的問題。鑒于此，開發一種可裝卸的含瓦斯煤巖體單軸壓縮實驗裝置，滿足能實時取出煤巖試件并分析其損傷與破壞特性，進而探討煤巖損傷破壞程度與瓦斯放散參數之間的耦合關系，已經成為開展實驗室相關研究的關鍵難題和迫切需要。

實用新型內容

本實用新型目的是提供一種含瓦斯煤巖體損傷破壞的單軸壓縮實驗裝置，可有效克服現有技術存在的缺陷。

本實用新型是這樣實現的，如圖1、圖2所示，包括壓頭1、上蓋2、筒體3、基座5和底座6，其特征是制有基座下法蘭5.4的基座5放置在底座6的底座法蘭6.3上面，煤巖試件4放置在基座5上端制有的凸臺槽5.2內，再將中空的筒體3套裝在基座5的外面，筒體3下端的筒體下法蘭3.4支承在基座下法蘭5.4上。上述三個法蘭盤相互重疊，并通過第一螺栓組7固定連接在一起。中心孔內制有密封槽2.1的上蓋2的上蓋法蘭2.3上制有螺栓連接孔2.2，與筒體3上端法蘭3.5上的螺栓孔3.1通過第二螺栓組8固定連接；上蓋2的密封槽內安裝有氣動密封圈；柱狀的壓頭1穿過上蓋2的中心孔安裝在筒體3的中心腔內，其下端與煤巖試件4相接觸；筒體3的筒壁上分別制有第一、第二、第三、第四連接孔3.31、3.32、3.33和3.34；基座5上端制有的基座上法蘭5.5上制有軸向通孔5.3。

本實用新型優點及積極效果是：借助密封槽的氣動密封圈和獨特的基座，克服了傳統含瓦斯煤巖體損傷破壞裝置密封難和樣品取出難的問題，使用方法簡單，實用性強。

附圖說明

圖1為本實用新型外形示意圖。

圖2為本實用新型剖視圖。

圖3為本實用新型中壓頭1的外形示意圖。

圖4為本實用新型中上蓋2的外形示意圖。

圖5為本實用新型中上蓋2的剖視圖。

圖6為本實用新型中筒體3的外形示意圖。

圖7為本實用新型中筒體3的剖視圖。

圖8為圖7中A-A面剖視圖。

圖9為本實用新型中基座5的外形示意圖。

圖10為本實用新型中基座5的剖視圖。

圖11為本實用新型中底座6的外形示意圖。

圖12為本實用新型實施過程簡圖。

圖中：

1——壓頭

2——上蓋

2.2——上蓋螺栓孔

2.4——氣動密封圈

3——筒體

3.2——筒體下端螺栓孔

1.1——壓頭銷孔

2.1——密封槽

2.3——上蓋法蘭

3.1——筒體上端螺栓孔

3.31、3.32、3.33、3.34——筒壁第一、第二、第三、第四連接孔

3.4——筒體下法蘭

4——煤巖試件

5——基座

5.2——凸臺槽

5.4——基座下法蘭

3.5——筒體上法蘭

5.1——基座螺栓孔

5.3——軸向通孔