[發明專利]視密度可控的構造煤塊狀型煤三軸制樣裝置及方法

在審

• 申請號: 201910597638.0
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110132703A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 潘結南;牟朋威;王凱;葛濤元;王珂;王相龍
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N1/36
• 分類號: G01N1/36;G01N1/28;G01N1/38
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

視密度可控的構造煤塊狀型煤三軸制樣裝置，包括頂部敞口的混凝土固定槽，混凝土固定槽內上部設置有成模箱，成模箱的頂部與固定板之間設置有上定位封堵系統，上定位封堵系統上設置有切割取樣系統，成模箱的底部與混凝土固定槽底部之間設置有下加壓系統，成模箱的左側部與混凝土固定槽左側壁之間設置有左加壓系統，成模箱的前側部與混凝土固定槽前側壁之間設置有前加壓系統。本發明還公開了視密度可控的構造煤塊狀型煤三軸制樣裝置的制樣方法。本發明的三軸壓制過程更符合原地層的受力狀態，且型煤壓制過程中樣品所受應力分布更均勻；型煤壓制過程中可監控煤樣視密度變化，從而可以控制不同煤樣的壓制程度；最大限度的減小脫模過程中煤樣的損傷。

技術領域

本發明屬于型煤壓制技術領域，具體涉及一種視密度可控的構造煤塊狀型煤三軸制樣裝置及方法。

背景技術

我國煤儲層廣泛發育著不同變形程度的構造煤，變形強烈的構造煤宏觀特征多為粉狀或小塊，手捏即可破碎，因此通常將構造煤煤粉壓制成塊狀或圓柱狀型煤以方便開展相關研究工作。

當前階段較為常用的壓樣方法是單軸壓樣法。單軸壓樣法是指利用壓樣機從一個方向壓制模具里的煤粉直至其成型，但是此種壓樣方法僅能控制單個方向所施加的應力，易造成應力分布不均，且樣品的固結程度并不能得到直觀的體現。由于構造煤變形程度以及變質程度的不同，其煤體結構具有較大的差異，不同構造煤壓制要求各異，但常規的壓樣法僅通過調節應力控制壓制過程，一般以壓至固結狀態為目標，缺乏視密度控制的壓制過程，容易出現過壓或欠壓，這會對后續實驗造成較大的誤差，甚至會直接造成壓樣失敗；常規壓樣法型煤壓制成功后，樣品的脫模過程主要采用直接擠出的方法，這種脫模過程會在樣品兩端形成較大的應力差，易破壞樣品的均勻程度，且煤樣擠出時會受到側壁的摩擦力，摩擦力會造成煤體側面的拖拽，進一步對煤體樣品造成損傷；最后，常規壓樣法壓制的樣品主要是圓柱樣，且尺寸較小，對于需要較大尺寸立方體樣品的實驗，常規壓樣法不太適用，壓制成功率較低。

由于單軸壓樣法存在上述諸多問題，導致現有的構造煤研究僅局限于適合較小尺寸樣品的相關方向，嚴重制約了大尺寸構造煤的研究，因此亟需研發適用于大尺寸型煤壓制的裝置。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種壓制時受力均勻、壓制標準統一、便于脫模、脫模時型煤不易損傷的視密度可控的構造煤塊狀型煤三軸制樣裝置及方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：視密度可控的構造煤塊狀型煤三軸制樣裝置，包括頂部敞口的混凝土固定槽2，混凝土固定槽2內底部預埋有四根呈矩形陣列布置的承重立柱3，四根承重立柱3上端伸出混凝土固定槽2并水平設有一塊固定板14；

混凝土固定槽2內上部設置有整體呈長方體形狀的成模箱1，成模箱1的右側面和后側面均澆筑在混凝土固定槽2的右側壁和后側壁內，四根承重立柱3垂直穿過成模箱1的側壁并與成模箱1固定連接，成模箱1的頂部、底部、左側部和前側部均設置有一個矩形孔，成模箱1內部的壓模腔18的橫截面、頂部的矩形孔和底部的矩形孔大小相等且上下對應，成模箱1的頂部與固定板14之間設置有上定位封堵系統，上定位封堵系統上設置有切割取樣系統，成模箱1的底部與混凝土固定槽2底部之間設置有下加壓系統，成模箱1的左側部與混凝土固定槽2左側壁之間設置有左加壓系統，成模箱1的前側部與混凝土固定槽2前側壁之間設置有前加壓系統。

上定位封堵系統包括多級液壓缸24、活動板13和上四棱柱塞19，多級液壓缸24的缸體上端固定在固定板14的下表面，活動板13平行于固定板14且滑動連接在四根承重立柱3上，多級液壓缸24的伸縮桿下端與活動板13上表面連接，上四棱柱塞19上端固定連接在活動板13下表面，上四棱柱塞19下端部對應伸入到成模箱1頂部的矩形孔內，上四棱柱塞19下端側部四周與成模箱1頂部的矩形孔孔壁之間具有0.5-1mm的間隙。