[实用新型]一种原煤透明浇筑件的可视化渗透性测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤体渗透性测试的装置，特别是一种原煤透明浇筑件的可视化渗透性测试装置。 

背景技术

煤矿突水事故是煤矿最严重的灾害之一，煤矿突水事故的爆发与煤体的渗流特性有着密切关系。煤体的渗透特性和煤体裂隙渗流路径具有十分重要的理论意义和工程应用价值。 

目前煤体渗透性测试所用的试件大都是规则的型煤样和原煤样。型煤样的制作相对比较容易。将打磨好的煤粉加入少许水拌匀，按经验用天平称取一定量放入制作好的模具内，施加的一定压力，稳压一定时间后取出煤样，制作成型煤样。型煤试件大多是规则圆柱体试件或立方体试件；原煤试件的制作相对难度大。常采用“水泥浇筑固定取芯法”，将现场取来的原始煤块用塑料薄膜密封好置于大小适当的木箱内，保证原煤层理垂直于加工轴线，即使制作好的试样长轴方向垂直于层理。然后，用细骨料混凝土进行浇筑，以填满煤块与木箱之间的空隙，待混凝土硬化后再用取芯机取样，最后磨平两端，加工完成的原煤大多是规则圆柱体试件。型煤样尺寸标准、表面光滑，质地均匀，而原煤样则存在纵横交错的原始裂隙、裂纹及孔洞等不同的原始损伤。型煤样容易加工，但与原煤的裂隙构造、变形程度及其峰值强度在数量上存在很大差异，因此采用型煤样进行渗透试验得到的煤体渗透系数与采煤工作面的煤体渗透系数 之间存在相当大的差异。 

对于原煤样的制取经常遇到诸多难以加工的问题：在钻取试块的过程中受钻头力的作用容易活动，致使取得的试样达不到标准；对于强度小、易破碎的煤岩块体，由于煤岩块体只受点加持力及钻头压力，所受外力不均衡，再加上水的作用，在钻岩的过程中容易受到损伤而破碎，得不到所需的试件。规则原煤试件的制作首先存在难以加工的问题，同时制取过程中，原煤内部结构易受到扰动，与天然状态煤岩内部孔隙结构稍有偏离。对于松散破碎煤体采用“水泥浇筑固定取芯法”存在极大困难，由煤体破碎，钻煤取芯过程中，煤体会破碎无法成型。对于松散破碎的煤体制取原煤样的成功率极低。 

目前对规则原煤样的渗透试验，采用的原煤样大多是为的规则圆柱体，该煤件尺寸小，煤样中包含的煤体裂隙不多，不能充分反映采煤工作面煤体的裂隙结构。而且煤样渗透系数的测试都是三轴腔内进行，将煤样置于三轴压力腔内，无法观察到水在煤体裂隙中的渗流路径，不能实现对煤体裂隙渗流的可视化观察。 

因而采用不规则原煤试件进行渗流实验并实现对煤体裂隙渗流的可视化观察，可真实地反映采煤工作面的煤体的裂隙结构和煤体的渗透特性，而且通过对煤体裂隙渗流的可视化观察可更清晰明了地理解水在煤体裂隙中的渗流路 

径。不规则原煤的渗透性测试、可视化观察装置和方法具有重要的科研意义和工程实用价值。 

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种原煤透明浇筑件的可视化渗透性测试装置。 

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：包括试件、轴向加压系统、水压加载系统、高速摄像机、控制器、数据采集系统； 

所述试件为透明树脂包裹的原煤透明浇筑件，形状为方形； 

所述轴向加压系统包括伺服电机Ⅰ、齿型带轮减速机构、滚珠丝杠传动机构、移动横梁、压力传感器、液压加载轴和带渗透管道的上、下压头，带渗透管道的上压头通过液压加载轴安装于移动横梁下部，液压加载轴上设有压力传感器，移动横梁两端安装于竖向设置的滚珠丝杠传动机构上，滚珠丝杠传动机构的下端与齿型带轮减速机构相连，齿型带轮减速机构与伺服电机Ⅰ相连； 

所述水压加载系统，包括伺服电机Ⅱ、减速机、转数传感器、螺旋传动副、活塞、阀门I、阀门Ⅱ、流量计I、流量计Ⅱ、平底烧瓶、注水管道、排水管道和溶液漏斗；所述溶液漏斗经管道、阀门Ⅱ与缸体相连，注水管道一端与缸体相连，另一端经阀门I、流量计I与透明浇筑件上部的空心管道相连，伺服电机Ⅱ、减速机、螺旋传动副以及活塞依次相连，转数传感器安装于伺服电机Ⅱ上，排水管道一端与透明浇筑件下部的空心管道相连，另一端经流量计Ⅱ与平底烧瓶相连，平底烧瓶置于电子天平上； 

所述数据采集系统包括流量计I、流量计Ⅱ、电子天平、转数传感器、压力传感器、控制器，所述流量计I、流量计Ⅱ、电子天平、转数传感器以及压力传感器采集的数据送到控制器。 

高速摄像机实时拍摄带乳白色染料的水溶液在煤体裂隙中的渗流过程，实现对原煤裂隙渗流路径的可视化观察。 

本实用新型的技术效果在于： 

1.原煤透明浇筑件，最大程度保持煤体的原生裂隙结构，且透明度高。