[发明专利]一种型煤制作过程孔隙裂隙演化试验装置

说明书

本发明属于实验室试件制作设备技术领域，特别涉及一种型煤制作过程孔隙裂隙演化试验装置。本发明包括压力控制系统、型煤成型系统和位移应力声发射监测系统，所述的压力控制系统包括液压缸、高压油管和液压源及控制器；所述的型煤成型系统包括压杆、装卸手柄和型煤压制腔；所述的位移应力发射监测系统包括位移传感器、压力传感器、声发射探头、数据采集仪和计算机。本发明通过装置的合理设计，通过一套完整的结构就能够实现型煤制作和裂隙孔隙演化过程中的压力、位移、声发射能量等数据的采集分析，大大简化了试验过程，提高了试验效率。

技术领域

本发明属于实验室试件制作设备技术领域，特别涉及一种型煤制作过程孔隙裂隙演化试验装置。

背景技术

煤炭是一种非常重要的资源，占我国能源消费结构的65％左右，煤层气是煤形成过程中的伴生物，也是一种重要的资源。通过实验了解煤的力学特性、吸附解吸特性和渗流特性对于煤炭和煤层气资源的开发有重要的指导作用。煤试件是了解煤性质的主要载体，将原煤加工成所需尺寸的试件(如φ50mm×100mm)是实验的前期准备。但是煤中含有大量的层理、节理和裂隙，部分发育程度较大的煤难以加工成所需尺寸的试件。为了解决这一难题，通过将原煤粉碎加工成型煤的方法近似测量煤的特性。型煤的形成过程中，煤粉颗粒之间的孔隙随着压力的增大逐渐发生变化，而这些裂隙孔隙的大小和多少直接影响着型煤的力学特性，吸附解吸特性以及渗流特性。因此探究型煤制作过程孔隙裂隙演化，对于分析型煤/原煤之间力学特性，吸附解吸特性及渗流特性差别有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种型煤制作过程孔隙裂隙演化试验装置，目的是通过该装置的合理结构设计，分析出型煤制作过程中孔隙裂隙演化过程。

实现本发明目的的型煤制作过程孔隙裂隙演化试验装置，包括压力控制系统、型煤成型系统和位移应力声发射监测系统；

所述的压力控制系统包括液压缸、高压油管和液压源及控制器；所述的型煤成型系统包括压杆、装卸手柄和型煤压制腔；所述的位移应力发射监测系统包括位移传感器、压力传感器、声发射探头、数据采集仪和计算机；

其中，所述的液压源及控制器通过高压油管连接液压缸，液压缸与压杆连接，压杆的直径与型煤压制腔的型煤室内径匹配；

所述的型煤压制腔的型煤室是空心圆柱体结构，空心圆柱体由3个1/3空心圆柱体组合而成，每个1/3空心圆柱体的外表面中部都设有一个装卸孔；型煤室的底部设有圆柱体垫片并由下螺帽压紧垫片，顶部设有上螺帽，中部设有装卸固定架，上螺帽和下螺帽上各有2个对称的装卸孔，装卸固定架上具有与1/3空心圆柱体的装卸孔位置相对应的装卸孔，装卸孔上有螺纹，装卸孔与装卸手柄之间是螺纹配合；

所述的型煤室上还安装有声发射探头，声发射探头与数据采集仪的输入端相连，数据采集仪的输入端还与压力传感器和位移传感器分别相连，其中的压力传感器安装在液压油缸上，位移传感器安装在压杆上，数据采集仪的输出端与计算机相连，计算机还与液压源及控制器相连。

其中，所述的高压油管上设有进油阀门和出油阀门。

所述的压杆由低碳钢制成，压杆中心有排气孔，排气孔上部孔径大于下部孔径。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

本发明中的型煤室为空心圆柱体，型煤室由3个1/3空心圆柱体组合而成，型煤室上有三个装卸孔，装卸孔与装卸固定架、装卸手柄配合使用，型煤室内设置有圆柱体垫片，将煤粉装入型煤室，对压杆施加一定的力将煤粉压制成型煤，型煤室采用1/3空心圆柱体组合设计是考虑到型煤脱模时型煤的受力情况，保证容易脱模，使型煤不容易损坏，型煤脱模过程中，卸下下端螺帽时，型煤下端面失去约束产生变形，将圆柱体垫片挤出，而型煤未挤出，保护型煤不受损坏。

本发明中压杆上的排气孔的作用是排出型煤成型过程中型煤室内的空气。