[发明专利]一种破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验测试方法

权利要求书

1.一种破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验测试方法，特征在于，所述破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验测试方法包括如下步骤：

a、在煤矿开采采空区布置钻孔应力计实测采空区应力演化规律，进行实验室加卸载应力路径的设计；

b、在采空区垮落带直接选取破碎煤岩块，运回实验室加工至不同粒径大小的破碎煤岩样，其中最大颗粒粒径不大于可视化透明釜体直径的1/5；

c、将破碎煤岩样按照煤样在下，岩样在上依次放置在透明釜体内，摇匀后测量破碎煤岩样高度；

d、根据设计的加卸载应力路径，使用全自动伺服加载装置对破碎煤岩样进行加载；

e、根据设计的加卸载应力路径情况，将应力路径分为若干个指定应力点；具体为按照应力路径里的最大以及最小应力值先等分为5个一级指定应力点，然后在第1与第2个一级指定应力点之间插入3个二级指定应力点，在第2与第3个一级指定应力点之间插入2个二级指定应力点，在第3个与第4个一级指定应力点之间插入1个二级指定应力点，相邻的两个二级指定应力点、或者相邻的一级指定应力点与二级指定应力点之间、或者相邻的两个一级指定应力点之间形成一个应力阶段，将最小至最大应力路径划共分为10个应力阶段进行测量；

f、在每个应力阶段加载至指定应力点时进行破碎煤岩样孔隙破碎结构的CT扫描；

g、在CT扫描结束后，进行破碎煤岩样渗透率的测试；

h、整个实验过程中，运用高速相机对破碎煤岩样的压实破碎过程进行拍摄；

i、在实验结束后，利用分析应用软件对不同应力状态下的CT扫描图片进行孔隙分维，颗粒破碎的定量描述，并进行可视化三维重构；同时利用图像处理软件对高速摄像机图片进行处理，对三维重构模型进一步的修正，最终得出采空区破碎煤岩体压实过程中孔隙结构变化及渗流演化特征。

2.如权利要求1所述的破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验测试方法，其特征在于，所述破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验方法采用：破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验系统，所述破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验系统包括：可视化透明釜体、全自动伺服加载装置、CT扫描仪、高速摄像机、全自动气液渗流系统。

3.如权利要求1所述的破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验测试方法，其特征在于，所述步骤f具体为：在应力达到某个应力点时，关闭釜体的上游阀门和釜体的下游阀门，将釜体的上游接口与釜体的下游接口断开，CT扫描体素控制在100微米，为了避免加载时的端部效应影响，每次CT扫描在试件顶部略下5.0mm的位置开始，将破碎煤岩试样从上到下划分为1000个扫描层，图像分辨率为1024×1024像素。

4.如权利要求1所述的破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验测试方法，其特征在于，所述步骤g具体为：

渗透率测试分为液体渗透率测试与气体渗透率测试：液体渗透率测试的具体步骤为：选择合适的液体泵，将液体泵接口与釜体的上游接口连接；调节液压泵调压阀至指定液压，关闭气体流量计阀门，打开液体流量计阀门、下游阀门以及上游阀门；最后打开液压泵阀门直至液体流量计读数稳定后进行流量的记录；

气体渗透率测试具体的操作步骤为：选择实验气源，将气源接口与釜体的上游接口连接；调节气源压力阀至指定气压；关闭液体流量计阀门，打开气体流量计阀门、釜体的下游阀门以及釜体的上游阀门；最后打开气源阀门直至气体流量计读数稳定后进行流量的记录；设备中残留的液体则可由气体流量计前的液体过滤器过滤掉。

5.如权利要求1所述的破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验测试方法，其特征在于，所述分析应用软件为Avizo三维可视化及分析应用软件。

6.如权利要求1所述的破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验测试方法，其特征在于，所述图像处理软件为ImageJ图像处理软件。

7.如权利要求1所述的破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验测试方法，其特征在于，所述全自动气液渗流系统包括：气源瓶、液压泵、气体流量计、液体流量计、全自动气液切换阀和液体过滤器。

8.如权利要求1所述的破碎煤岩样可视化伺服加载渗流实验测试方法，其特征在于，步骤f中，运用微焦点CT扫描仪进行破碎煤岩样孔隙破碎结构的CT扫描。