[發明專利]一種含瓦斯煤巖動-靜耦合力學行為試驗裝置

有效

• 申請號: 201810679747.2
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN108444819B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 肖曉春;丁鑫;呂祥鋒;吳迪;王磊;樊玉峰;沈天宇
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/307
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

一種含瓦斯煤巖動?靜耦合力學行為試驗裝置，屬于含瓦斯煤巖力學行為測試裝置技術領域。所述含瓦斯煤巖動?靜耦合力學行為試驗裝置，包括耐壓腔體、孔隙流壓系統、液壓傳動系統和溫控系統，所述耐壓腔體內設置有上壓頭和下壓頭，耐壓腔體的上部與法蘭蓋連接，動載壓桿的一端與上壓頭連接，另一端與動載液壓油缸的活塞同軸連接，耐壓腔體的下部與法蘭盤連接，靜載壓桿的一端與下壓頭連接，另一端與應力傳感器的頂部同軸連接，應力傳感器的底部與靜載液壓油缸的活塞連接。所述含瓦斯煤巖動?靜耦合力學行為試驗裝置建立含瓦斯煤體動?靜耦合力學行為演化與失穩作用機制，揭示煤、巖體動力災害本源機理，為煤巖體動力災害防治提供可靠的試驗基礎。

技術領域

本發明涉及含瓦斯煤巖力學行為測試裝置技術領域，特別涉及一種含瓦斯煤巖動-靜耦合力學行為試驗裝置。

背景技術

近年來煤炭工業正式進入深部開采階段，受深部“三高一擾動”作用，沖擊地壓和煤與瓦斯突出事故規模、發生頻率呈現出明顯的上升趨勢，因此對深部處于高地應力和瓦斯壓力環境下的煤體受沖擊載荷作用下的破壞過程開展研究，理清其力學行為演化機制有利于更科學的了解深部高應力、高瓦斯應力環境下煤體受人類工程擾動過程災變孕育機制，特別是有針對性的對深部含瓦斯煤體沖擊-突出復合災害愈發嚴重的工程概況下深入發掘災害本質，掌握其失穩力學機制及力學參數時空演化規律，對實現深部煤炭安全開采具有重要的科學意義和工程價值。

目前關于煤、巖體沖擊載荷作用下的力學行為試驗裝置相對較少，現有的研究主要利用SHBP裝置但實驗過程復雜，與此同時能滿足開展不同圍壓、瓦斯壓力的含瓦斯煤巖沖擊載荷作用下的試驗裝置仍鮮有出現，而深部沖擊-突出復合災害的孕育發生機制及其防控方法不僅需要從理論上深入探討，同時還需要開展相應的物理試驗研究，因此研制一種操作方便、適用性強，可獲得含瓦斯煤體在高圍壓、沖擊載荷作用下破壞過程的力學參量的試驗裝置是十分必要的。

綜合現場實測和理論分析，為了使試驗裝置盡可能對深部不同應力狀態下含瓦斯煤體受沖擊載荷作用后的力學行為充分反映，發明裝置滿足以下必要條件：①可開展靜力學加載，對煤巖體施加高孔隙流壓、軸壓和圍壓以模擬原始受載狀態②可提供沖擊加載，對處于高孔隙流壓和圍壓下的煤巖體施加沖擊載荷③對整個受載過程中產生的應力、各向應變和孔隙流壓變化等參量信號記錄并儲存。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明的目的是一種含瓦斯煤巖動-靜耦合力學行為試驗裝置，結構簡單、操作方便、參數準確，可在煤巖石上施加高圍壓、高孔隙流壓環境，并對煤體施加沖擊載荷，同時監測其受載破壞過程產生的應力、應變、瓦斯流量和壓力變化，為獲得更接近真實應力狀態的含瓦斯煤巖在沖擊載荷作用下的破裂規律、理清煤體失穩臨界參量、探索深部沖擊突出復合災害孕育力學機制、以及預測防治深部礦井沖擊突出復合災害提供理論依據和工程指導。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供了一種含瓦斯煤巖動-靜耦合力學行為試驗裝置，包括耐壓腔體、孔隙流壓系統、液壓傳動系統和溫控系統；

所述耐壓腔體內設置有上壓頭和下壓頭，所述上壓頭和所述下壓頭中間設置煤巖試樣，所述耐壓腔體的上部設有第一開口，所述第一開口與法蘭蓋連接，所述法蘭蓋的頂部與第一圓筒形連接件的底部連接，所述第一圓筒形連接件的頂部與動載液壓油缸的外殼連接，所述第一圓筒形連接件內設有動載壓桿，所述動載壓桿的一端穿過法蘭蓋與上壓頭連接，另一端穿過第一圓筒形連接件與動載液壓油缸的活塞同軸連接，所述耐壓腔體的下部設有第二開口，所述第二開口與法蘭盤連接，所述法蘭盤底部與第二圓筒形連接件的頂部連接，所述第二圓筒形連接件的底部與靜載液壓油缸外殼的頂部連接，所述靜載液壓油缸外殼的底部固設于底座上，所述第二圓筒形連接件內設有靜載壓桿，所述靜載壓桿的一端穿過法蘭盤與所述下壓頭連接，另一端與應力傳感器的頂部同軸連接，所述應力傳感器的底部與靜載液壓油缸的活塞連接，所述耐壓腔體下部的兩側分別與一個舉升油缸的頂部連接，所述舉升油缸的底部固設于所述底座上；