[發明專利]一種煤巖力學試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 202110521237.4
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113358480B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 高亞斌;任杰;鄭豪;韓培壯;向鑫;郭曉亞;牛岳屾
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/04;G01N15/08
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王瑞玲

1.一種煤巖力學試驗裝置，其特征在于：包括框架（21）、用于施加軸向力的施壓裝置（1）和管狀結構的煤巖試件（13）；

所述框架（21）的內部為圓柱形的空腔；

所述施壓裝置（1）自框架（21）的頂部插裝于框架（21）內與框架（21）構成移動副，煤巖試件（13）豎向設置于框架（21）的空腔內，施壓裝置（1）向煤巖試件（13）施加軸向壓力；

煤巖試件（13）的外部形成密封的外壓施加空間（22），煤巖試件（13）的內腔形成密封的內壓施加空間（14）；框架（21）上設有用于向外壓施加空間（22）輸入液壓油的外油路（19）以及用于向內壓施加空間（14）輸入液壓油的內油路（18），框架（21）上還開設有與外壓施加空間（22）以及內壓施加空間（14）連通的上儀器通路（4）以及向煤巖試件（13）內部輸入氣體的氣路；

所述煤巖試件（13）具有多種規格，每個規格的煤巖試件（13）的內徑或外徑不同；每個規格煤巖試件（13）的頂端和底端分別固定有與其匹配的上固定傳壓塊（10）和下固定傳壓塊（15），上固定傳壓塊（10）以及下固定傳壓塊（15）與煤巖試件（13）通過固定劑固定連接；

所述氣路包括上氣路（5）和下氣路（16），上氣路（5）開設于上密封蓋（2）的頂部，上固定傳壓塊（10）邊緣開有傳壓塊氣體通路（12），傳壓塊氣體通路（12）與上氣路（5）通過氣傳輸管（9）連通，用于將氣體通入煤巖試件（13）的頂端；

下氣路（16）自下固定傳壓塊（15）的頂端連通至下盤座（17）的外緣，用于將氣體通入煤巖試件（13）的底端；

所述外油路（19）自連通下盤座（17）的上緣連通至下盤座（17）的外壁；

所述內油路（18）自下固定傳壓塊（15）上端連通至下盤座（17）外緣；

所述上儀器通路（4）開設于上密封蓋（2）的頂部，上固定傳壓塊（10）中心開有傳壓塊儀器通路（11），上儀器通路（4）通過數據傳輸線（8）與傳壓塊儀器通路（11）以及煤巖試件（13）的外壁連通。

2.根據權利要求1所述的一種煤巖力學試驗裝置，其特征在于：所述煤巖試件（13）的表面均覆蓋有耐高壓薄膜。

3.根據權利要求1所述的一種煤巖力學試驗裝置，其特征在于：所述框架（21）可拆卸為上中下三部分，上部為上密封蓋（2）、下部為下盤座（17）、中間為承壓釜（7），上密封蓋（2）與承壓釜（7）通過上緊固螺栓（6）連接、承壓釜（7）與下盤座（17）通過下緊固螺栓（20）連接。

4.根據權利要求1所述的一種煤巖力學試驗裝置，其特征在于：所述煤巖試件（13）的頂端與施壓裝置（1）的底端連接、底端與框架（21）連接；

所述上固定傳壓塊（10）的頂端設有用于與施壓裝置（1）連接的凹槽，施壓裝置（1）的底端設有凸臺，施壓裝置（1）的凸臺卡裝于上固定傳壓塊（10）的凹槽內；所述下固定傳壓塊（15）的底端設有凸臺，下盤座（17）的頂部設有凹槽，下固定傳壓塊（15）的凸臺卡裝于下盤座（17）的凹槽內。

5.根據權利要求4所述的一種煤巖力學試驗裝置，其特征在于：所述上固定傳壓塊（10）的凹槽以及下盤座（17）的凹槽均為矩形。

6.根據權利要求5所述的一種煤巖力學試驗裝置，其特征在于：所述上密封蓋（2）的頂部設有用于施壓裝置（1）通過的通孔，并且通過密封膠圈（3）密封，施壓裝置（1）從上密封蓋（2）底端探出并與其下端的上固定傳壓塊（10）連接以此向煤巖試件（13）傳遞軸向壓力。

7.根據權利要求6所述的一種煤巖力學試驗裝置，其特征在于：所述框架（21）、煤巖試件（13）以及施壓裝置（1）同軸設置；所述固定劑為硅膠；所述施壓裝置（1）為千斤頂。

8.一種應用權利要求1-7任一項所述的煤巖力學試驗裝置的試驗方法，其特征在于：在煤巖試件（13）的內外壁上貼上應變片并劃分網格，對外壓施加空間（22）通入液壓油、內壓施加空間（14）通入液壓油以及對煤巖試件（13）施加向下的軸向壓力的單獨加載或混合加載分別模擬煤巖所受單一壓力以及復雜混合應力進行試驗，并且試驗的加載過程中向煤巖試件（13）體內不斷輸送氣體，通過改變輸送的氣體壓力模擬煤巖試件（13）在不同瓦斯壓力下的力學性質，通過改變輸送氣體成分模擬測試不同氣體成分對煤巖試件（13）力學性質的影響。