[发明专利]一种承载煤裂隙观测及瓦斯渗流可视化实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及瓦斯渗透性实验装置，特别是指一种承载煤裂隙观测及瓦斯渗流可视化实验装置。

背景技术

煤与瓦斯突出是煤矿生产中遇到的一种极为复杂的矿井瓦斯动力现象。近些年来，各地煤矿瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出事故频发，煤矿瓦斯灾害已严重影响到煤炭工业的健康发展。煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯压力及煤岩物理力学性质共同作用的结果。因此，深入研究地应力、瓦斯耦合作用下的煤岩力学特性，特别是从细观角度，对煤岩破坏过程中裂纹的产生、扩展动态过程以及最后破坏状态进行研究，有利于更深入地了解含瓦斯煤岩的物理力学性质，对揭示煤岩动力现象发生机理及开发相应灾害防治技术具有重要的理论价值和工程指导意义。

目前，瓦斯渗透性实验装置的夹持器多为不透明刚性材料，相当于瓦斯渗透性实验在一个黑箱里进行，若要研究瓦斯渗流过程当中煤的裂隙扩展特征，现有装置无法满足实验需要；现有渗透板结构不合理，瓦斯渗透效果不好，得不到较好的实验现象；装置智能化程度低，实验过程繁琐，增加实验人员的劳动量。

发明内容

本发明提出一种承载煤裂隙观测及瓦斯渗流可视化实验装置，解决了不透明的实验装置无法满足实验需要问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种承载煤裂隙观测及瓦斯渗流可视化实验装置，包括透明钢化玻璃，透明钢化玻璃安装在底座上，透明钢化玻璃和底座之间设有压力室，压力室通过管路依次与第一阀门、第一压力表、围压供气压装置连通，压力室通过管路与第二阀门连通；压力室内设有透明热缩管，透明热缩管内部设有试件，透明热缩管的上部配合有上岩芯塞，上岩芯塞与活塞杆连接，活塞杆穿过透明钢化玻璃，活塞杆与透明钢化玻璃之间设有密封胶圈，活塞杆与加载缸体连接，加载缸体与液压油连接，试件通过管路依次与上岩芯塞、活塞杆、流量计、减压阀、甲烷气体连通；透明热缩管的下部配合有下岩芯塞，下岩芯塞与底座配合，试件通过管路依次与下岩芯塞、底座、第三阀门、阻尼器、真空泵连通；透明钢化玻璃外部设有显微摄像机，显微摄像机与计算机连接。

所述的加载缸体与液压油通过两条管路连接，一条管路上设有第二压力表，另一条管路上设有第三压力表，第一压力表、第二压力表和第三压力表均与计算机连接，第一阀门、第二阀门和第三阀门均与计算机连接，流量计和真空泵均与计算机连接。

所述的上岩芯塞与试件之间设有渗流板，下岩芯塞与试件之间设有渗流板，渗流板的半径为nR，渗流板包括由内到外的n层，相邻的两层之间设有隔板，渗流板第一层为半径为R的中心圆，第2~n层为环宽为R的圆环，n-1个圆环的半径从2*R增加至n*R并且依次增加R，中心圆上开有一个通孔，第n层的圆环分为面积相同的2n-1块，每层圆环相邻的两块之间设有隔板，每块中心处上有一个通孔，其中，n为正整数，R为正数。

所述的底座内设有压力开关，压力开关与下岩芯塞配合，压力室内设有照明灯和光控开关，压力开关与光控开关连接，光控开关与照明灯连接，照明灯与计算机连接；压力室内设有瓦斯传感和气压传感，瓦斯传感和气压传感与计算机连接。

本技术方案能产生的有益效果：能够在承载煤瓦斯渗流过程中对煤样裂隙扩展图像进行实时动态监测，采用透明钢化玻璃，同时煤试件周围采用透明热缩管包围，压力室采用气体供压，而气体不影响裂隙扩展的图像观测，采用显微摄像机对承载煤瓦斯渗流过程中煤样裂隙扩展进行实时动态监测。

计算机监测、记录各装置的工作参数，并智能控制各装置的工作状态，实验人员不但可以监测当前实验状态，还可以调取计算机储存的实验进行研究观测，实验人员通过计算机智能控制实验的流程，使实验操作智能化，降低人工劳动量。

本装置的渗流板结构合理，每个通孔分担相同体积的气体，使得气流更加均匀，更加真实的模拟瓦斯渗流过程，提高实验装置的真实性；照明灯能在实验进行时，光照强度不足的情况下辅助照明，提高显微摄像机拍摄清晰度，提高实验质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明渗流板结构图。