[发明专利]一种瓦斯抽采钻孔孔径变化规律模拟装置及模拟方法

权利要求书

1.一种瓦斯抽采钻孔孔径变化规律模拟装置，其特征在于，该装置包括真三轴压力试验装置、光学钻孔变形观测装置、煤体裂隙演化观测装置和主机，所述的真三轴压力试验装置包括放置煤体试样的压力盒、分别设置在压力盒其中三个相互垂直的侧面上的三个垂直加压机构、以及在压力盒另一侧面上后期加工的观测孔，所述的压力盒包括盒体和填设在煤体试样与垂直加压机构之间的加压板，所述的垂直加压机构与加压板之间设置有压力传感器，所述的光学钻孔变形观测装置包括探针、探头和孔径测量仪，所述的煤体裂隙演化观测装置包括显微镜、摄像机和三维移动显微观察架，所述的压力传感器、孔径测量仪、摄像机均与主机连接。

2.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔孔径变化规律模拟装置，其特征在于，所述的压力盒的盒体包括底座、上端盖和侧挡板，所述的底座和上端盖均呈凹槽结构，所述的侧挡板插设在底座和上端盖之间。

3.根据权利要求1或2所述的瓦斯抽采钻孔孔径变化规律模拟装置，其特征在于，开设有观测孔的压力盒盒体侧面为高强度透明塑料板。

4.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔孔径变化规律模拟装置，其特征在于，所述的三个垂直加压机构中，与观测孔所在侧面对应的侧面上设置的垂直加压机构包括依次连接设置的手动加压泵和加压活塞，其另外两垂直加压机构包括依次连接设置的加压伺服电机、加压油缸和加压活塞，所述的加压伺服电机与主机连接。

5.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔孔径变化规律模拟装置，其特征在于，所述的煤体试样的各个侧面上还设置有应力传导层，所述的各个侧面上的应力传导层均包括多块呈矩阵排列的刚性垫板、和设置在相邻两刚性垫板之间的弹性填充层，且各个侧面上的刚性垫板的行数和列数均至少为两排。

6.根据权利要求5所述的瓦斯抽采钻孔孔径变化规律模拟装置，其特征在于，各个所述的加压板的长度和宽度尺寸较对应的煤体试样侧面的长度和宽度尺寸大，且加压板超出煤体试样的各个侧边的尺寸较刚性垫块的厚度尺寸小。

7.根据权利要求5所述的瓦斯抽采钻孔孔径变化规律模拟装置，其特征在于，所述的刚性垫板为铝板，所述的弹性填充层为填充在两铝板之间的橡皮管，所述的显微镜为体视显微镜，所述的摄像机为CCD型摄像机。

8.一种利用上述任一所述的瓦斯抽采钻孔孔径变化规律模拟装置的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

①煤体采集：在井下采集典型地质单元的煤体，运送到地面后进行蜡封，装箱；

②煤体试样制作：将采集到的煤体进行加工切割成300mm×300mm的立方体煤体试样，在煤体试样表面用密封胶进行均匀涂抹，且胶体固化后的胶体厚度大于1mm；

③煤体试样的固定和应力加压：将煤体试样放入真三轴压力试验装置中，并通过调节三个垂直加压机构，在各个方向上施加不同的应力；

④待煤体试样上施加的应力恒定后，由电钻在压力盒预先设计的侧面上相应位置开设观测孔，并在煤体试样上开设瓦斯抽采钻孔，将光学钻孔变形观测装置的探针和探头插入试样孔内，自动观测孔径变化情况，并进行绘制孔径变化曲线；

⑤在光学钻孔变形观测装置自动观测孔径变化的同时，由显微镜和摄像机观测钻孔周围煤体裂隙演变情况，分析钻孔周围煤体裂隙的演化规律。