[发明专利]一种基于真三轴加载下的煤岩体多参量监测试验装置

说明书

技术领域

本发明属于煤岩体室内力学试验技术领域，特别是涉及一种基于真三轴加载下的煤岩体多参量监测试验装置。

背景技术

冲击地压是指井巷或工作面的周围岩体瞬间释放弹性变性能而产生突然剧烈破坏的动力现象，在冲击地压发生时，常伴有大量煤岩体的抛出，同时伴有巨大的声响和岩体震动，导致巷道或工作面瞬间损毁，轻则造成设备的损坏，重则导致井下工作人员的伤亡。

近年来，随着煤炭工业正式进入深部开采阶段，受到深部“三高一扰动”作用，冲击地压事故的发生频率也呈现出明显的上升趋势，因此，通过对深部“三高一扰动”作用下的煤岩体开展力学行为研究，监测煤岩体受载破坏过程中产生的声发射信号和电信号，分析其时空演化规律，可以帮助技术人员了解深部煤岩体在工程扰动过程中的灾变孕育机制，并建立相应的煤岩体灾变判定及防治技术，对实现深部煤炭的安全开采具有重要的科学意义和工程价值。

但是，想要实现上述目标，通常需要进行煤岩体室内力学试验，而目前采用的煤岩体力学行试验装置还大多停留在常规三轴加载阶段，难以模拟煤岩体的真实赋存状态，而试验所得的煤岩体力学行为演化规律也难以反映实际情况。

因此，亟需研制一种能够满足真三轴加载条件的煤岩体多参量监测试验装置，其应具备以下三个条件：①、具备单独施加三向不等载荷的能力；②、具备使煤岩体处于高压力流体环境并对压力变化进行监测记录的能力；③、具备对煤岩体在真三轴加载过程中产生的应力、应变、声发射信号及电信号参量进行监测记录的能力。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于真三轴加载下的煤岩体多参量监测试验装置，具备单独施加三向不等载荷的能力，具备使煤岩体处于高压力流体环境并对压力变化进行监测记录的能力，具备对煤岩体在真三轴加载过程中产生的应力、应变、声发射信号及电信号等参量进行监测记录的能力，通过试验所得的煤岩体力学行为演化规律可以更好的反映实际情况，为深部矿井动力灾害预测防治提供理论依据和工程指导。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于真三轴加载下的煤岩体多参量监测试验装置，包括压力腔室、第一水平应力加载油缸、第二水平应力加载油缸、第三水平应力加载油缸、第四水平应力加载油缸及竖直应力加载油缸；

所述压力腔室采用方形结构，在压力腔室的四个侧壁上分别开设有第一水平应力加载孔、第二水平应力加载孔、第三水平应力加载孔及第四水平应力加载孔，在压力腔室的底板上开设有竖直应力加载孔，在压力腔室的顶板上开设有试样装卸通过孔，试样装卸通过孔上安装有可拆卸式密封盖板，在压力腔室的侧壁上开设有流体充装孔；

在所述第一水平应力加载孔内安装有第一水平应力加载压杆，第一水平应力加载压杆与第一水平应力加载孔密封滑动配合，所述第一水平应力加载油缸的活塞杆与第一水平应力加载压杆的外端相固连，第一水平应力加载油缸通过缸体与压力腔室的外壁相固连；

在所述第二水平应力加载孔内安装有第二水平应力加载压杆，第二水平应力加载压杆与第二水平应力加载孔密封滑动配合，所述第二水平应力加载油缸的活塞杆与第二水平应力加载压杆的外端相固连，第二水平应力加载油缸通过缸体与压力腔室的外壁相固连；

在所述第三水平应力加载孔内安装有第三水平应力加载压杆，第三水平应力加载压杆与第三水平应力加载孔密封滑动配合，所述第三水平应力加载油缸的活塞杆与第三水平应力加载压杆的外端相固连，第三水平应力加载油缸通过缸体与压力腔室的外壁相固连；

在所述第四水平应力加载孔内安装有第四水平应力加载压杆，第四水平应力加载压杆与第四水平应力加载孔密封滑动配合，所述第四水平应力加载油缸的活塞杆与第四水平应力加载压杆的外端相固连，第四水平应力加载油缸通过缸体与压力腔室的外壁相固连；

在所述竖直应力加载孔内安装有竖直应力加载压杆，竖直应力加载压杆与竖直应力加载孔密封滑动配合，所述竖直应力加载油缸的活塞杆与竖直应力加载压杆的外端相固连，竖直应力加载油缸通过缸体与压力腔室的外壁相固连；

在所述第一水平应力加载压杆的内端、第二水平应力加载压杆的内端、第三水平应力加载压杆的内端、第四水平应力加载压杆的内端、竖直应力加载压杆的内端及可拆卸式密封盖板的下表面均安装有压头；

在所述压头的侧表面开设有声发射探头卡槽，在声发射探头卡槽安装有声发射探头，通过声发射探头对声发射信号进行测量；在所述压力腔室的内表面安装有微电敏感镍钴极片，通过微电敏感镍钴极片对电信号进行测量；