[實(shí)用新型]一種含瓦斯煤巖沖擊破壞及電磁輻射效應(yīng)測試實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821083055.3
• 申請日: 2018-07-10
• 公開（公告）號: CN208672466U
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 栗婧;解北京;李成武;王亞然;趙乾鵬;楊磊;戚瑞康
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號: G01N3/303
• 分類號: G01N3/303;G01N3/06
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• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型為一種含瓦斯煤巖沖擊破壞及電磁輻射效應(yīng)測試實(shí)驗(yàn)裝置，包括電磁鐵、重錘、錘筒、玻璃纖維加熱帶、沖擊發(fā)生密封艙、尼龍棒PA?66、有機(jī)玻璃、煤巖樣品、沖擊力傳感器、金屬屏蔽網(wǎng)、真空泵、計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、溫度探頭、溫度傳感器、應(yīng)變片、電磁輻射接收天線、瓦斯氣罐、固定螺栓、通絲螺栓、進(jìn)氣閥門，出氣閥門、進(jìn)氣孔、出氣孔、導(dǎo)線穿出孔、法蘭、法蘭盲板。適用于測量富含瓦斯環(huán)境煤巖沖擊破壞電磁輻射信號，有助于較真實(shí)地研究在含瓦斯環(huán)境下煤巖沖擊破壞過程中沖擊載荷及煤體結(jié)構(gòu)特性與電磁輻射信號幅值、能量以及頻率等特征之間的影響規(guī)律，為含瓦斯煤礦煤巖動力災(zāi)害的預(yù)防、預(yù)警提供理論依據(jù)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種含瓦斯煤巖沖擊破壞及電磁輻射效應(yīng)測試實(shí)驗(yàn)裝置，適用于測試富含瓦斯環(huán)境下煤巖受沖擊荷載作用的動力學(xué)響應(yīng)特征及煤巖破壞時產(chǎn)生瞬變電磁輻射信號的變化規(guī)律，以便研究含瓦斯煤巖的動態(tài)破壞特性和瓦斯氣體對煤巖破壞電磁輻射信號幅值、能量以及頻率等時頻特征的影響規(guī)律。

背景技術(shù)

在深部煤炭資源開采過程中，煤層大多處于富含瓦斯的狀態(tài)，煤層瓦斯不僅是各類瓦斯災(zāi)害事故的根源，還是井下煤巖系統(tǒng)的重要組成屬性。瓦斯和煤層及其圍巖共同組成的含瓦斯煤巖系統(tǒng)，是一種有別于固體(煤巖)和流體(瓦斯)的特殊介質(zhì)，其性態(tài)變化和運(yùn)動過程極其復(fù)雜，極易引發(fā)大型的災(zāi)害事故。煤巖體的宏觀破壞是其內(nèi)部裂隙、裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展和聚集的結(jié)果。在礦井生產(chǎn)過程中，巷道爆破開挖、爆破采煤、巷道頂板垮落、斷層滑動、沖擊地壓等均具有典型的沖擊性破壞特征，這些現(xiàn)象或者災(zāi)害往往是局部工程結(jié)構(gòu)煤巖體在沖擊載荷的擾動下短時間內(nèi)發(fā)生變形、失穩(wěn)等集中破壞的體現(xiàn)。特別地，當(dāng)含瓦斯煤巖動力災(zāi)害發(fā)生時，煤巖的這種瞬態(tài)破壞過程常常會在極短時間內(nèi)損壞井巷空間的支架及重要生產(chǎn)設(shè)備、引起通風(fēng)系統(tǒng)故障，造成嚴(yán)重的財產(chǎn)損失甚至人員傷亡等后果。然而，當(dāng)前由于相關(guān)裝置和設(shè)備的缺失，對于含瓦斯煤巖沖擊破壞的研究少之又少。因此，為減少含瓦斯煤巖災(zāi)害帶來的損失，最大程度地保障人民生命財產(chǎn)安全，亟需對其破壞的動力學(xué)特性進(jìn)行研究并藉此對這類事故開展常態(tài)的監(jiān)測和預(yù)警工作。

電磁輻射技術(shù)是一種非接觸式的地球物理方法，也是我國煤礦現(xiàn)行的常規(guī)動力災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警重要技術(shù)手段之一。與傳統(tǒng)靜態(tài)鉆孔測試方法相比，電磁輻射技術(shù)具有非接觸、連續(xù)、不影響生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)外諸多從事礦井安全開采和地球物理探測等相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者們對煤巖破壞的電磁輻射效應(yīng)特征規(guī)律開展了大量的現(xiàn)場觀測、實(shí)驗(yàn)研究和理論分析工作，并取得了豐富的成果。但目前對于煤巖變形破壞電磁輻射信號的研究多是在準(zhǔn)靜載或緩慢加載條件下取得的結(jié)果，而對局部煤體在沖擊或瞬態(tài)破壞時產(chǎn)生瞬變電磁信號規(guī)律的研究較少，尤其是針對含瓦斯煤巖，其動態(tài)破壞過程的電磁輻射效應(yīng)研究尚未見諸相關(guān)文獻(xiàn)，究其原因主要是相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置的缺失。然而，開展含瓦斯煤巖的沖擊破壞和電磁信號分析能更好地逼近和模擬井下煤巖體的實(shí)際力學(xué)性質(zhì)和所處的應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)一步豐富和完善煤巖動態(tài)破壞電磁輻射理論，對電磁輻射技術(shù)在煤巖動力災(zāi)害監(jiān)測和防治方面的推廣應(yīng)用具有重要的理論意義和工程意義。因此，設(shè)計和搭建一組配套的含瓦斯煤巖沖擊破壞及瞬變電磁分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)顯得尤為重要。

當(dāng)前，通用的瞬態(tài)沖擊動載實(shí)驗(yàn)方法主要包括落錘法、泰勒桿測試法及分離式霍普金森壓桿測試(SHPB)方法；在以往的實(shí)驗(yàn)研究中，這三種方法及其配套實(shí)驗(yàn)裝置均被用于普通煤巖的沖擊測試，不適用于含瓦斯煤巖。另外，專利號為CN201310287479.7的中國發(fā)明專利公開了一種煤礦沖擊實(shí)驗(yàn)中的瓦斯密封裝置，該種裝置在SHPB的基礎(chǔ)上確保了煤樣不離開瓦斯氣體的密封環(huán)境，但是該裝置無法針對煤體沖擊載荷下電磁輻射信號的測試開展實(shí)驗(yàn)。

綜上所述，研制一套含瓦斯煤巖沖擊破壞及其電磁輻射效應(yīng)的測試實(shí)驗(yàn)裝置有助于探究煤巖體在瞬態(tài)沖擊作用下的破壞特征和電磁輻射信號規(guī)律，對進(jìn)一步探究煤巖動力災(zāi)害的發(fā)生過程、實(shí)現(xiàn)煤巖動力災(zāi)害的預(yù)測預(yù)警、改善礦山安全生產(chǎn)條件具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

實(shí)用新型內(nèi)容