[實(shí)用新型]一種含瓦斯煤摩擦-吸附/解吸試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921647023.6
• 申請(qǐng)日: 2019-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN211043021U
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周愛桃;胡嘉英;章嘯海;張蒙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01N7/04
• 分類號(hào): G01N7/04;G01N7/14;G01N1/32
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本實(shí)用新型公開了一種含瓦斯煤摩擦?吸附/解吸試驗(yàn)裝置，該裝置主要包括含瓦斯煤摩擦裝置系統(tǒng)、注氣/加壓管路以及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，本實(shí)用新型中摩擦裝置系統(tǒng)內(nèi)部的前后側(cè)分別設(shè)置第一和第二腔室，其中第一腔室包括液壓缸和液壓缸等施加軸壓裝置及管路，第二腔室包括可固定煤體的上下夾具以及圍壓管路，共同為含瓦斯煤摩擦滑移?吸附解吸效應(yīng)提供應(yīng)力及氣體源；并且第一腔室內(nèi)設(shè)有輕觸開關(guān)與第二腔室出口的電磁開關(guān)閥連接，保證同時(shí)測(cè)定含瓦斯煤體摩擦滑移及吸附解吸參數(shù)，從而能夠很好地表征含瓦斯煤摩擦滑移與吸附解吸的耦合作用機(jī)制。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于采礦及巖石力學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種含瓦斯煤摩擦-吸附/解吸試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

在地質(zhì)力學(xué)相關(guān)領(lǐng)域中，對(duì)誘發(fā)地震的斷層滑移以及水力壓裂所產(chǎn)生的裂隙剪切滑移等方面基于摩擦學(xué)理論進(jìn)行了廣泛的研究；而對(duì)于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)影響下的含瓦斯煤體，無論是大尺度上的斷層或者小尺度上的被貫通裂隙切割且具有滑移傾向的不連續(xù)煤體，這些都是煤與瓦斯突出事故的高發(fā)區(qū)，摩擦效應(yīng)對(duì)含瓦斯煤體的破壞失穩(wěn)特征同樣有著重要影響，含瓦斯煤體的摩擦滑移穩(wěn)定性分析對(duì)于煤與瓦斯突出防治是非常重要的研究課題。

含瓦斯煤體的物性參數(shù)是研究其摩擦滑移過程中瓦斯運(yùn)移及其滑移失穩(wěn)的基礎(chǔ)，由于煤體中小孔和微孔的存在，瓦斯在煤層中的賦存方式主要以吸附態(tài)為主，占瓦斯總含量的80％～90％。對(duì)于含瓦斯煤體，吸附瓦斯不僅會(huì)產(chǎn)生膨脹應(yīng)力及應(yīng)變，還會(huì)造成非力學(xué)作用如侵蝕效應(yīng)等影響，導(dǎo)致煤體機(jī)械強(qiáng)度的降低，尤其是解吸瓦斯產(chǎn)生的瓦斯膨脹能對(duì)誘發(fā)煤體破壞失穩(wěn)、突出發(fā)生有著重要推動(dòng)作用，短時(shí)間內(nèi)快速解吸是發(fā)生突出的必要條件。因此，在含瓦斯煤體的摩擦滑移過程中，對(duì)瓦斯吸附/解吸特性尤其是釋放瓦斯膨脹能的研究是非常必要的。

目前對(duì)含瓦斯煤體的吸附解吸特征研究廣泛，但現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備大多僅能對(duì)含瓦斯煤進(jìn)行單一、穩(wěn)態(tài)的吸附/解吸瓦斯特性試驗(yàn)，且試驗(yàn)中通常采用煤粉作為試驗(yàn)樣品，其測(cè)得含瓦斯煤的吸附解吸特性與所研究煤體對(duì)象的應(yīng)力應(yīng)變特征不能較好地對(duì)應(yīng)，其分析結(jié)果說服力不強(qiáng)，更無法真實(shí)反應(yīng)含瓦斯煤受構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)影響下的吸附解吸，無法適用于含瓦斯煤摩擦滑移-吸附/解吸規(guī)律的分析。

綜上所述，含瓦斯煤的“摩擦-吸附解吸”規(guī)律研究對(duì)煤體摩擦滑移失穩(wěn)及突出災(zāi)害控制機(jī)理具有重要的意義，其通過分析由于斷層或者貫通裂縫摩擦滑移對(duì)快速解吸釋放瓦斯膨脹能的推動(dòng)作用以及摩擦滑移狀態(tài)特征，可以很好地描述構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)影響下含瓦斯煤摩擦滑移所導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)及非線性吸附/解吸規(guī)律，為研究含瓦斯煤摩擦滑移過程中的瓦斯運(yùn)移特征及摩擦失穩(wěn)誘發(fā)突出機(jī)理做鋪墊。目前尚缺乏可有效描述含瓦斯煤“摩擦-吸附解吸”規(guī)律的試驗(yàn)裝置，無法真實(shí)模擬含瓦斯煤在摩擦滑動(dòng)過程與瓦斯吸附解吸特征的耦合作用效果。因此，有必要克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，設(shè)計(jì)一種可以描述含瓦斯煤體摩擦滑移-吸附解吸耦合作用規(guī)律的試驗(yàn)裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種含瓦斯煤摩擦-吸附/解吸試驗(yàn)裝置,其通過分析斷層/裂縫摩擦滑移對(duì)快速解吸釋放瓦斯膨脹能的推動(dòng)作用以及摩擦滑移狀態(tài)特征，很好地描述了含瓦斯煤摩擦滑移與瓦斯吸附解吸特性的耦合作用效果，操作簡單，可實(shí)施性強(qiáng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種含瓦斯煤摩擦-吸附/解吸試驗(yàn)裝置，包括含瓦斯煤摩擦裝置系統(tǒng)、注氣/加壓管路以及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集處理系統(tǒng)；其主體部分為含瓦斯煤摩擦裝置系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部包括第一腔室和第二腔室，第一腔室位于系統(tǒng)內(nèi)部前側(cè)，內(nèi)設(shè)有施加軸壓的液壓缸，液壓缸外接液壓泵，第二腔室位于系統(tǒng)內(nèi)部后側(cè)，腔室外部設(shè)有恒溫箱體，第二腔室在閥門全閉時(shí)為密閉空間，腔室中部放置由上下兩夾具固定的兩塊含瓦斯煤體，其中上部夾具可滑動(dòng)，下部夾具固定，上下夾具周圍由乳膠膜密封包裹，乳膠膜外部圍壓腔連通圍壓管路，第二腔室最尾端開設(shè)漸縮噴口管路。

所述的第一腔室的液壓缸運(yùn)動(dòng)桿的外桿端頭設(shè)有線性差動(dòng)變壓器，運(yùn)動(dòng)桿的內(nèi)桿端頭設(shè)有輕觸開關(guān)。