[实用新型]一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置，该装置包括液压伺服控制系统、金属压杆、屏蔽盒体、金属压块、岩样、静电仪、应变式传感器和应变仪；金属压杆一端与液压伺服控制系统相连，另一端穿过屏蔽盒体的顶部与金属压块相连；金属压块和岩样均置于屏蔽盒体内的中心位置；金属压块包括上下金属压块，岩样放置在上下金属压块之间；上金属压块与金属压杆之间以及下金属压块与屏蔽盒体底部相接触的位置均设有绝缘片；静电仪包括第一静电仪和第二静电仪；第一静电仪与上金属压块相连；第二静电仪与下金属压块相连；应变式传感器固定在岩样上，应变式传感器与应变仪相连。该装置可以开展不同煤层顶板岩样产电能力测试实验。

技术领域

本实用新型涉及一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置，属于煤矿顶板动力灾害防治技术领域。

背景技术

岩石在应力刺激作用下会产生电效应，其中花岗岩、玄武岩等岩浆岩在应力作用下的产生强烈的电磁效应，可以解释地震过程中形成的高频电磁辐射、以及由此产生的地震光、电离层的扰动等现象，并且为地震产生的预测预报提供条件。煤矿顶板岩石在采动过程中，由于扰动作用而产生应力集中、岩石变形、破裂，甚至发生“岩爆”，这些煤层顶板变形破裂过程中伴随电荷的产生与移动，从而形成电磁辐射，而实际上，为了产生任何形式的电磁辐射，必须存在移动电荷，这些电荷要么在空间域内移动，要么在时间域内涨落。在进行采煤过程中，工作面顶板岩石会受区域性应力作用使得出现电荷的积聚及移动，不同煤层顶板受应力作用的产电能力又有差别，检测不同煤层顶板产电能力，可以为煤层顶板的所受的应力变化，以及损伤破裂做出预测，为采煤过程中的顶板动力灾害提供预测预报。

因此，急需一种能表征煤层顶板受载产电能力的实验装置的新型技术。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置，能够获得不同的煤层顶板在受载时产生的电流和电压，通过上述的分析计算煤层顶板的产电强度并评估产电能力，有助于预测煤矿井下岩体动力灾害。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置，包括液压伺服控制系统、金属压杆、屏蔽盒体、金属压块、岩样、静电仪、应变式传感器和应变仪；

所述液压伺服控制系统与金属压杆相连，用于控制金属压杆以不同的加载速率竖直向下进行加载运动作用于岩样上，同时记录加载过程中的应力；

所述金属压块和岩样均置于所述屏蔽盒体内的中心位置；所述金属压块包括上金属压块和下金属压块，所述岩样放置在上金属压块和下金属压块之间；

所述金属压杆一端与所述液压伺服控制系统相连，另一端穿过所述屏蔽盒体的顶部与上金属压块相连；所述屏蔽盒体的顶部中心位置设有通孔，所述金属压杆穿过通孔伸入屏蔽盒体内部，金属压杆与通孔之间通过活塞密封结构滑动密封；

所述上金属压块与金属压杆之间，以及下金属压块与屏蔽盒体底部相接触的位置均设有绝缘片；

所述静电仪包括第一静电仪和第二静电仪；所述第一静电仪与上金属压块通过屏蔽线缆相连，用于测试岩样加载过程中产生的电压；所述第二静电仪与下金属压块通过屏蔽线缆相连，用于测试岩样加载过程中产生的电流；

所述应变式传感器粘贴固定在岩样中心表面，所述应变式传感器通过屏蔽线缆与所述应变仪的正极相连，所述应变仪用于记录岩样加载过程中的应变。

进一步的，所述屏蔽盒体为由导磁材料制成的长方体结构，其中一面设有可开关的门，用于方便放置金属压块、绝缘片和岩样。

进一步的，可开关的门上设有透明观察窗，所述透明观察窗的材质为导磁玻璃。

进一步的，所述屏蔽盒体内壁还设置有金属网，用于进一步加强屏蔽效果。

进一步的，所述金属网的材料是网格尺寸为200目的斜纹铜网，铜网的丝径为0.05mm。