[發(fā)明專利]一種含瓦斯煤巖恒容三軸加載裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810415212.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-03
• 公開（公告）號(hào): CN108827785B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁冰;王慶成;孫維吉;房勝杰;岳鷺飛;劉奇;趙航;韓玉明;李斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué);大同煤礦集團(tuán)鐵峰煤業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/12
• 分類號(hào): G01N3/12;G01N3/02
• 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: 梁焱;范象瑞

一種含瓦斯煤巖恒容三軸加載裝置，包括連成一體的上端件、中間件和下端件；下端件和中間件形成加載室；傳力壓頭的上部與上端件內(nèi)孔孔壁密封滑動(dòng)連接，中部與中間件的上部內(nèi)孔孔壁密封滑動(dòng)連接，下部與中間件的下部內(nèi)孔孔壁密封滑動(dòng)連接，由傳力壓頭與上端件和中間件構(gòu)成的環(huán)形空間構(gòu)成補(bǔ)容室，補(bǔ)容室通過開設(shè)在中間件側(cè)壁中的通氣道與加載室連通，其橫截面面積與傳力壓頭伸入加載室部分的橫截面面積相同；在上端件上部有螺紋連接的限位螺母。該裝置補(bǔ)容室與加載裝置成一體，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，密封性能好，不會(huì)發(fā)生氣體泄露；補(bǔ)容室容積增大與加載室容積減小同步進(jìn)行，可確保恒容加載；加載過程中位移可逐級(jí)限位，避免試件在失穩(wěn)情況下因加載軸突然下降發(fā)生破裂。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及采礦試驗(yàn)裝置，具體為一種用于含瓦斯煤巖受載破裂過程吸附/解吸瓦斯量測試裝置上的恒容三軸加載裝置。

背景技術(shù)

煤礦開采過程中，煤與瓦斯突出是造成煤礦人身和財(cái)產(chǎn)安全的重大事故。研究表明，含瓦斯煤巖受載破裂過程中發(fā)生瓦斯吸附和解吸現(xiàn)象是導(dǎo)致煤與瓦斯突出的主要原因之一。目前人們對(duì)這一現(xiàn)象的發(fā)生規(guī)律尚不明確。

為了研究含瓦斯煤巖受載破裂過程中瓦斯吸附和解吸的規(guī)律，需要對(duì)含瓦斯煤巖體受載破裂過程中吸附和解吸瓦斯的量進(jìn)行測定。

目前，含瓦斯煤巖在受載破裂過程中吸附和解吸瓦斯氣體的量一般采用由注氣系統(tǒng)向裝有煤巖試件的煤巖恒容三軸加載裝置的恒容系統(tǒng)注氣，通過逐級(jí)加載，利用檢測裝置測出煤巖在受載破裂過程中吸附和解吸瓦斯氣體的量。

申請(qǐng)?zhí)枮?01510055670.8的中國專利文獻(xiàn)公開了一種恒容含瓦斯煤氣固耦合物理力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)裝置，該裝置使用的恒容三軸加載裝置，其恒容系統(tǒng)由加載室通過連通管與平行分立的補(bǔ)容室構(gòu)成，靠補(bǔ)容室下部的補(bǔ)容活塞跟隨加壓頭同步上下移動(dòng)保持恒容加載。該恒容三軸加載裝置存在三個(gè)缺陷：一是補(bǔ)容室與加載室平行分立，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，補(bǔ)容室極易產(chǎn)生偏心，導(dǎo)致氣體泄露，影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性；二是補(bǔ)容室容積增大與加載室容積減小易出現(xiàn)不同步現(xiàn)象，同樣影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性；三是軸向加載過程中無位移限位機(jī)構(gòu)，因煤巖具有一定的彈性，煤巖試件加載過程中當(dāng)其彈性無法支撐加載所施加力時(shí)，煤巖試件會(huì)突然屈服破壞，煤巖失穩(wěn)，此時(shí)無限位機(jī)構(gòu)加載所施加位移無法定量控制，加載軸會(huì)突然下降，使煤巖試件破裂，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種恒容系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單性能可靠、補(bǔ)容室容積增大與加載室容積減小同步進(jìn)行、軸向加載過程中位移可逐級(jí)限位的含瓦斯煤巖恒容三軸加載裝置。

本發(fā)明提供的含瓦斯煤巖恒容三軸加載裝置，包括上端件、中間件、下端件和傳力壓頭；所述上端件、中間件和下端件分別通過螺栓B和螺栓C相互固定連接成一體，上端件和中間件套接，通過密封圈D密封，中間件和下端件通過密封圈A密封形成加載室，加載室的下部有進(jìn)氣口，加載室的上部安裝航插，加載室底部中心處有嵌入下端件開設(shè)的定位凹槽中的試件定位墊片；所述中間件的上部內(nèi)孔直徑大于上端件的內(nèi)孔直徑，下部內(nèi)孔直徑與上端件內(nèi)孔直徑相同；所述傳力壓頭置于上端件和中間件的內(nèi)孔中，傳力壓頭的上部與上端件的內(nèi)孔孔壁密封滑動(dòng)連接；傳力壓頭的中部直徑大于上部直徑，與中間件的上部內(nèi)孔孔壁密封滑動(dòng)連接；傳力壓頭的下部與中間件的下部內(nèi)孔孔壁密封滑動(dòng)連接；在傳力壓頭中部的上部形成環(huán)形補(bǔ)容室，補(bǔ)容室的橫截面面積與傳力壓頭伸入加載室部分的橫截面面積相同，補(bǔ)容室通過縱向開設(shè)在中間件一側(cè)側(cè)壁中的通氣道與所述加載室連通，由補(bǔ)容室、連通氣道和加載室共同構(gòu)成恒容系統(tǒng)；在傳力壓頭中部的下部有傳力壓頭行程空間，傳力壓頭行程空間通過橫向開設(shè)在中間件另一側(cè)側(cè)壁中的排氣孔與大氣相通；所述傳力壓頭的上端有與其固定連接的控板；在所述上端件的上端有與上端件螺紋連接的限位螺母，在控板按位移向下加載過程中，通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)限位螺母在上端件螺紋上的升降可對(duì)控板加載位移進(jìn)行逐級(jí)限位。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明中的補(bǔ)容室由傳力壓頭與上端件和中間件構(gòu)成的環(huán)形空間構(gòu)成，與加載裝置成一體，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，密封性能好，不會(huì)發(fā)生氣體泄露；