[發明專利]一種圍壓與濕熱耦合條件下煤巖動態沖擊破壞測試系統

有效

• 申請號: 201810607313.1
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN109001053B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 馮俊軍;陳霞;胡新成;許波
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 謝永

本發明公開了一種圍壓與濕熱耦合條件下煤巖動態沖擊破壞測試系統，涉及煤巖動力破壞試驗技術領域，能夠實現高圍壓、高濕熱與強動力擾動條件下煤巖體動態沖擊加載。本系統由沖擊加載裝置和濕熱力耦合裝置組成，沖擊加載裝置對煤巖體試樣施加強動力擾動，濕熱力耦合裝置對試樣形成測試所需的濕度、溫度和圍壓條件。在沖擊加載過程中，能夠實時獲取試樣內部微破裂信號和表面斷裂圖像信息，用于分析高圍壓、高濕熱與強動力擾動條件下煤巖體的動力學響應特征，對于深部地下空間動力災害預測與控制具有重要的理論意義和實踐價值。

技術領域

本發明涉及煤巖動力破壞試驗技術領域，具體涉及一種圍壓與濕熱耦合條件下煤巖動態沖擊破壞測試系統。

背景技術

隨著全球經濟迅猛發展，國防、交通、水利、礦業等行業地下工程規模和深度快速增長，深部地下空間利用與礦產資源開發逐漸成為各國重點研究領域。目前，我國煤炭資源已大多開始向深部延伸，深部地下空間煤巖體往往處于高圍壓、高濕熱和強動力擾動環境，在深部開發過程中極易發生巖爆、沖擊地壓等動力災害，嚴重威脅人員生命與財產安全。

當前，人們對高圍壓、高濕熱與強動力擾動環境下煤巖體動力學響應仍然缺乏足夠的認識，因此難以對深部地下空間動力災害進行有效預測和控制。研制一種圍壓與濕熱耦合條件下煤巖動態沖擊破壞測試系統，用于分析深部圍壓與濕熱耦合條件下煤巖體動力學響應特征，對于深部地下空間動力災害預測與控制具有重要的理論意義和實踐價值。

目前，現有煤巖動態沖擊破壞測試系統主要是基于分離式霍普金森壓桿裝置實現，此類系統中的圍壓裝置大多采用液壓泵站將油或水注入密閉腔室，通過密封膠套將壓力作用在試樣周圍，這種處理方式有以下缺點：

1.由于霍普金森壓桿試驗的時間僅在幾個ms內即可完成，作用過程瞬間結束，如采用液壓方式，液壓伺服作動時間過長，導致圍壓與沖擊載荷難以同步加載，并且試驗時材料的較大變形會導致圍壓裝置內液壓油的體積變化，使得圍壓裝置在試驗過程中難以保持穩壓。

2.由于試樣被封裝于密封膠套內，無法直接獲取試樣在沖擊破壞過程中的內部微破裂信號和表面斷裂圖像信息，阻礙人們對煤巖體動力學響應特征的全面認識。

3.現有煤巖動態沖擊破壞測試系統均無法模擬濕熱環境，更無法用于研究圍壓與濕熱耦合作用下的煤巖體動力學響應。

發明內容

解決的技術問題

本發明的目的是提供一種圍壓與濕熱耦合條件下煤巖動態沖擊破壞測試系統，能夠實現圍壓與濕熱耦合條件下煤巖體動態沖擊破壞，并且在沖擊破壞過程中，能夠實時獲取試樣內部微破裂信號和表面斷裂圖像信息，真實反映深部高圍壓、高濕熱與強動力擾動條件下煤巖體的動力學響應特征。

技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

本發明包括沖擊加載裝置和濕熱力耦合裝置；所述沖擊加載裝置與所述濕熱力耦合裝置位于同一軸線上，所述沖擊加載裝置為氣動控制，所述濕熱力耦合裝置外接增壓裝置、動態監測裝置，所述濕熱力耦合裝置內裝設有試樣，且所述濕熱力耦合裝置與所述試樣直接接觸。

進一步地，所述沖擊加載裝置包括氣室、控制閥、撞擊桿、入射桿、透射桿；所述沖擊加載裝置中控制閥用于控制氣室管道開啟和閉合狀態，撞擊桿位于氣室管路內，且撞擊桿、入射桿和透射桿處于同一軸線上。

進一步地，所述濕熱力耦合加載裝置包括入射桿套、入射端腔室、透射端腔室、透射桿套；所述入射桿、所述入射桿套及所述入射端腔室從內到外逐層密封套接；所述透射桿、所述透射桿套及所述透射端腔室從內到外逐層密封套接；所述入射桿與所述透射桿之間夾持有試樣，所述入射端腔室和所述透射端腔室通過法向螺栓連接，且所述入射端腔室和所述透射端腔室下方均固定有剛性基座。