[发明专利]含瓦斯煤体加载过程声电参数测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试装置，特别涉及一种含瓦斯煤体加载过程的声电参数测定装置，属于煤矿技术领域，

背景技术

我国是煤炭资源极为丰富的国家，同时，也是高瓦斯煤矿灾害事故严重的国家。在煤矿资源开采过程中，经常发生煤与瓦斯突出、冲击地压、顶板塌陷、围岩变形等重大煤岩动力灾害事故，而随着煤矿采掘深度的延伸和开采规模的不断扩大，这一问题呈现越来越严重趋势，因此，探索合理的预报理论和准确可靠的预测方法是煤矿安全科技工作者急需解决的问题。

电磁辐射、声发射预测作为一种地球物理探测技术，可以实现非接触式连续动态预测，并已研制出许多相关仪器，提出了电磁辐射、声发射预测煤与瓦斯突出和冲击矿压的理论及预报方法。但由于煤岩动力灾害的复杂性，若想真正实现准确预测和预报，还需要对电磁辐射、声发射在煤体当中的传播机理做进一步的研究，其中，煤体声电参数对电磁辐射、声发射传播有着重要的影响，因此，研究煤体声电参数的变化规律就成为煤岩动力灾害研究的关键，尤其是对含瓦斯煤体声电参数变化规律进行研究就成为重中之重。

现有煤体声电参数测试系统难以进行含瓦斯煤体的声电参数测试，因此，制造一种含瓦斯煤体的声电参数测试装置就成为本发明要解决的问题。

发明内容

鉴于上述情况，本发明旨在提供一种能够进行加载过程中含瓦斯煤体声电参数测试的实验装置，以再现实际测试环境，保证含瓦斯煤体声电参数测试的准确性，为利用电磁辐射、声发射预测煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害提供可靠的理论和实验基础。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明所述的含瓦斯煤体加载过程声电参数测定装置，包括加载系统、气路系统、声参数测试系统和电参数测试系统。其中，煤样被放置在加载系统中，加载系统使煤样形成所需的负载状态，同时，通过气路系统为煤样填充甲烷气体，形成含瓦斯煤样，从而真实模仿和再现煤岩体状态，最后，利用声参数测试系统和电参数测试系统分别对煤样的加载过程进行声参数和电参数测定，完成含瓦斯煤样声、电参数测试。

在具体结构设计中，为真实再现煤样的受载过程，加载系统需能提供轴向载荷和径向载荷。为此，加载系统包括了一个相对密封地可进行径向加载和轴向加载的加载装置，以及可为加载过程提供载荷的加载泵。加载装置包括套筒、胶套、活动堵头和滑动堵头，活动堵头和滑动堵头分别密封连接在套筒两侧的端口上，活动堵头和滑动堵头的内端与套筒内腔形成相对密闭的空间，并作为煤样的测试空间使用。

为便于安装和取放煤样，活动堵头与套筒采用了螺纹连接的方式，并在连接面上设有密封圈进行密封，通过对活动堵头进行旋转，可以方便地与套筒连接并将煤样固定。使用时，活动堵头作为固定端连接在套筒上。当然，活动堵头还可采用其它连接方式与套筒进行连接，只要能保证连接简单，使用方便即可。

套筒另一端的滑动堵头主要用于产生煤样所需的轴向载荷，为使滑动堵头可以轴向移动，本发明采用了卡棱和卡槽配合的方式，在滑动堵头外圆周面上设有卡棱，卡棱卡在套筒端口内侧的卡槽中，卡槽的轴向宽度大于卡棱的轴向宽度，其宽度差就是滑动堵头轴向移动的最大距离。而为使滑动堵头能产生轴向移动，本发明采用了轴向填充气压的方向，利用气压推动滑动堵头轴向移动。为此，在滑动堵头与套筒内壁对应的表面设置了环形通槽，环形通槽与外界加载泵管路连通，同时，为保证气密性，在环形通槽的两侧还装有密封圈，以保证加压过程能顺利进行。

胶套为一个筒状，作为产生径向载荷的主要结构，要求其柔韧性较强，同时，还需具有一定的弹性。为此，胶套采用橡胶材料制成。筒状的胶套从内侧环绕密封在套筒内壁上，活动堵头与滑动堵头连接在套筒两端后，两个堵头的内端分别插接在胶套两侧的端口中，从而在胶套内表面形成放置煤样的密封空间，同时，也可保证滑动堵头在胶套中的轴向移动顺利进行。为产生径向围压，同时，保证胶套对煤样的密封性，在套筒与胶套对应的圆周面上设有环形通道，环形通道与外界加载泵管路连通，利用加载泵的加载和胶套的弹性变形，就可在胶套内形成径向围压。

为进一步提高使用效果和使用方便性，本发明中的加载泵可以设置两个，两个加载泵通过管路与环形通槽和环形通道一一对应连通，通过分别控制，实现煤样上不同轴压和围压的设定，保证使用灵活性和方便性。本发明在加载泵使用的是两个相对独立的手动加载泵，不仅调整方便、简单，而且成本低廉。