[发明专利]煤岩双面剪切细观开裂演化过程试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对煤岩进行双面剪切试验的装置。

背景技术

随着煤矿开采规模及强度的逐年加大，冲击地压、煤与瓦斯突出、顶板事故等煤岩动力灾害日益严重。其中，冲击地压以其突然、急剧、猛烈的破坏特征严重威胁着矿山的安全生产，给我国煤矿造成了巨大的经济损失和人员伤亡。作为一种矿山动力灾害现象，冲击地压通常是在煤岩力学系统达到强度极限时，聚积在煤岩体中的弹性能量突然释放，造成煤岩体振动和破坏，并将煤岩抛向井巷，造成支架、设备和井巷的破坏以及人员的伤亡等。随着煤矿开采深度及强度的不断增加，冲击矿井和冲击地压危害程度呈明显的上升趋势。因此，深入开展冲击地压的研究，对于保证矿井安全高效生产意义重大。另外，随着开采深度的增加，地质条件的恶化，煤与瓦斯突出事故频发，严重威胁着我国煤矿的安全生产。如何认识煤与瓦斯突出机理及依此提出相应的预测预防措施，提高我国煤矿生产的安全程度，也是摆在煤炭行业科研工作者面前的一个亟待解决的科学难题。

冲击地压、煤与瓦斯突出、顶板事故等煤岩动力灾害均与煤岩体双面剪切破断过程与破断机理密切相关。因此，开展不同影响因素下煤岩体的双面剪切力学特性研究，特别是从细观尺度，对煤岩剪切破坏过程中裂纹的产生、扩展直至断裂的动态过程进行研究，可为采场顶板破断过程、冲击地压、煤与瓦斯突出等相关动力现象给予更为科学的解释，对更深层次地揭示冲击地压、煤与瓦斯突出机理及更科学合理地提出预测预防措施具有重要的理论价值和工程指导意义。

现有的研究设备主要局限于岩体结构面滑移力学特性、混凝土强度、钢构件剪切特性的研究，且加载方式单一，如CN10194982B中公开了的剪切试验装置。目前还缺乏一种行之有效的试验方法及专门设备来开展煤岩材料在双面剪切载荷作用下受各种影响因素煤岩材料内部和表面裂纹开裂扩展演化规律方面的研究。

因此本领域技术人员致力于开发一种能够对试件进行双面剪切试验的装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够对试件进行双面剪切试验的装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种煤岩双面剪切细观开裂演化过程试验装置，包括本体；所述本体上设置有试件腔；所述试件腔内设置有支座；所述本体的顶壁为分体式结构，包括结构对称的左顶壁和右顶壁；所述左顶壁和右顶壁间隔设置，构成压头安装口；所述本体的前后两端均为开口；

所述支座正对所述压头安装口处设置有凹槽；所述本体的左侧壁设置有导向孔。

为便于安装试件，所述左顶壁和右顶壁的形状均为首尾相接的矩形和梯形，且两梯形的上底相对。

为提高试验精度，所述本体的后端下部、左右两侧对称设置有第一定位螺栓和第二定位螺栓；所述本体的后端中部、左右两侧对称设置有第三定位螺栓和第四定位螺栓。

为便于操作，所述本体的前端下部、左右两侧对称设置有第一推拉柱和第二推拉柱。

较佳的，所述第一推拉柱和第二推拉柱与所述本体螺纹连接。

为提高试验效果，所述凹槽的宽度为40mm；所述凹槽的底面与所述本体的底面距离为38mm；所述支座的顶面与所述本体的底面距离为50mm；所述导向孔的中心线与所述本体的底面距离为70mm。

本发明的有益效果是：

（1）本发明可用于流固耦合作用下煤岩及中软岩石的双面剪切力学试验，特别是为瓦斯压力作用下煤岩剪切细观力学试验提供了更为可靠的试验手段，为从细观角度研究冲击地压、煤与瓦斯突出机理提供了新的试验方法。

（2）本发明既可进行限制性双面剪切，也可进行非限制性双面剪切试验，既可进行含瓦斯煤岩的双面剪切细观力学试验，也可进行不含瓦斯煤岩或岩石的双面剪切细观力学试验，试件的安装、调试及拆卸也更为方便。

（3）本发明整体设计上具有结构简单，加工成本低，可靠性好，操作方便等特点。

(4)本发明在满足实验要求的前提下，对各部件的尺寸进行了优化，既满足了结构上的简单化，同时也提高了试验精度，并大大降低了加工成本。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式的结构示意图。

图2是图1的俯视结构示意图。

图3是图1的左视结构示意图。

图4是本发明的试件安装示意图。

图5是本发明加载试验示意图。

图6是图5的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：