[发明专利]一种通过液压加压测定煤样孔裂隙的装置及方法

说明书

本发明公开了一种通过液压加压测定煤样孔裂隙的装置及方法。该装置包括摄像装置、液压加压装置、试验装置；试验装置包括圆筒形玻璃罩，其固定在实验台上方，顶部通过顶盖密封；玻璃罩内部设有T型托架，煤样放置在该托架上方，玻璃罩上设有刻度线；液压加压装置包括液压加压泵、进油管和压力传感器，液压加压泵和压力表连接；摄像装置为高速摄像机，位于试验装置的刻度正对面。通过液压泵对实验装置加压，煤样受到油液从各个方向施加的压力，且压力处处相等；煤受压导致孔裂隙发生变化，从压力表测得压力值；通过体积变化得出孔隙率；从而得出加载应力对煤样孔隙率的影响。本发明装置结构简单，性能稳定、实验操作方便易行。

技术领域

本发明涉及一种通过液压加压测定煤样孔裂隙的装置及方法，属于煤炭开采技术领域。

背景技术

目前我国煤炭开采已经进入深部开采阶段，随着开采深度的增加，地质环境愈加复杂，面临着愈加严重的安全问题，特别是地应力对煤炭的影响已经严重威胁到开采生产中的安全。因此，研究应力对煤孔裂隙的影响意义重大。

传统的关于应力对煤孔裂隙影响的研究均采用三轴加载实验装置。该装置所实验的煤样需要进行特制，因此所测得的数据与实际存在着较大的误差，且加载过程中，对煤样施加的应力存在着分布不均，大小方向不易控制的特点。

目前，尚没有一种切实可行的装置能准确的测出应力对煤孔裂隙的影响。因此，急需一种装置能够解决三轴加载中存在的问题，使加载过程中的应力大小、方向易于控制，且不存在不均匀的特点，所得的数据更加准确可靠。

发明内容

本发明旨在提供一种通过液压加压测定煤样孔裂隙的装置及方法，该装置及方法能够简单易行地测出煤样的孔裂隙率，分析出应力变化对孔裂隙的影响，改进以往实验中的不足。

本发明提供了一种通过液压加压测定煤样孔裂隙的装置，包括摄像装置、液压加压装置、试验装置；

试验装置包括钢化玻璃罩、托架、实验台、顶盖；玻璃罩为圆筒形，固定在实验台上方，玻璃罩底部与实验台密封连接，顶部通过顶盖密封；玻璃罩内部中心设有T型托架，煤样放置在该托架上方，玻璃罩上设有刻度线，用于测量试验过程中煤样尺寸的变化，顶盖为倒U型结构，其内凹处固定有密封圈，通过螺钉固定在玻璃罩顶部；

液压加压装置包括液压加压泵、进油管和压力表，液压加压泵和压力表连接，进油管另一端连接玻璃罩底部的进油口，进油口方向平行于托架的水平面，正对煤样底部；进油口处设有密封圈进行密封；液压装置通过进油口的管道给装置内加油加压，液压装置上配备有相应的压力表，压力表对容器内的压力进行读数；

摄像装置为高速摄像机，高速摄像机位于试验装置的刻度正对面，定时对煤样及装置进行拍照，对整个试验过程中煤样的变化进行记录。

所述玻璃罩底部为喇叭形开口，与实验台连接处通过螺钉、密封圈进行密封。玻璃罩通过螺钉固定在实验台上，且底部由密封圈密封，以防加压时容器内油液漏出。

所述刻度线位于T型托架的上方，刻度线包括水平刻度线和竖直刻度线，二者垂直相交于T型托架的中心。

所述煤样通过热缩管密封。

本发明提供的装置，在实验时，由于整个煤样通过热缩管密封，处在油液之中，其所有表面都通过热缩管与油液接触。液压泵对实验装置加压时，煤样受到油液从各个方向施加的压力，且压力处处相等。煤样受压导致孔裂隙发生变化，压力大小可以从压力表测得。

本发明提供了一种通过液压加压测定煤样孔裂隙的方法，包括以下实验步骤：

（1）制备煤样：

①首先对采集来的原始煤块进行加工，切割成规则的尺寸为r=6cm、h=20cm的圆柱状煤样三块；

②用热缩管对煤样进行密封，然后用排水法测出煤样的体积V1；