[实用新型]一种用于单轴压缩测量含瓦斯煤冲击倾向性指标及声学特征的试验装置及试验系统

说明书

技术领域

本实用新型属于煤矿开采过程中含瓦斯煤的力学和声学特征研究技术，尤其涉及一种用于单轴压缩测量含瓦斯煤冲击倾向性指标及声学特征的试验装置及试验系统。

背景技术

煤岩系统的失稳是煤岩瓦斯动力灾害发生的先决条件，而失稳破坏是否发生则取决于含瓦斯煤体是否发生强度破坏和相应的力学响应。煤是一种复杂的多孔介质，天然的吸附体，煤体中可吸附大量的瓦斯。因此，研究煤岩瓦斯动力灾害应首先研究瓦斯对煤体物理力学特性的影响，这是研究含瓦斯煤体破坏机理和本构关系的基础。现有的相关研究主要是在常规三轴的情况下进行的。但国家标准中煤岩物理力学指标多是在单轴作用下取得的。因此，如果能测定含瓦斯煤体单轴作用下的力学指标以便与无瓦斯情况下煤体力学指标加以对比分析，则可更进一步揭示瓦斯的存在对煤体物理力学性质的影响规律，从而更进一步揭示灾害的发生机制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于单轴压缩测量含瓦斯煤冲击倾向性指标及声学特征的试验装置及试验系统，可以保证煤样在一定瓦斯压力下进行单轴压缩实验，并取得精准的相应参数数据。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于单轴压缩测量含瓦斯煤冲击倾向性指标及声学特征的试验装置，所述试验装置包括底座、密封筒、密封顶盖和上压头，密封筒分别与底座和密封顶盖可拆卸连接，上压头与密封顶盖中心处的缺口通道间隙配合；底座中心处与上压头同轴设有下压头，上、下压头对应处分别设有用于容纳超声探头的槽体；上压头与底座上分别设有进气通道和排气通道以及超声探头的导线通道；底座两侧还设有分别用于与声发射传感器和应力计连接的BNC接口及单线接口，BNC接口和单线接口的相应导线从底座穿出。

优选的，所述密封筒与密封顶盖及底座的对接处分别设有密封垫圈。

优选的，上压头于对应密封顶盖底面处设有定位凸台，密封顶盖底面设有与定位凸台配合的定位凹槽。

优选的，密封顶盖于与上压头配合的缺口通道内壁上设有密封垫圈。

优选的，所述上压头和下压头对应处皆可拆卸式设有用于粘接超声探头的透气板，透气板上对应进气通道和排气通道处设有透气孔，透气板对应超声探头处设有环形透气槽。

优选的，所述下压头外壁套设有用于定位煤样柱的定位筒，定位筒的顶面水平高度大于下压头的透气板顶面水平高度。

采用上述用于单轴压缩测量含瓦斯煤冲击倾向性指标及声学特征的试验装置的试验系统，所述系统还包括声学特征测量装置、应力应变测量装置、超声探测装置和瓦斯填充装置；所述超声测量装置包括分别位于上、下压头槽体内的上、下超声探头，上、下超声探头粘接在透气板上且通过导线通道将导线穿出并与外界的智能超声综合测试仪连接；

所述声学特征测量装置包括位于密封筒内部的声发射传感器，声发射传感器通过导线与BNC接口连接，BNC接口通过导线穿出底座并与外界的声发射监测仪连接；

所述应力应变测量装置包括位于密封筒内部的应力计，应力计通过导线与单线接口连接，单线接口通过导线穿出底座并与外界的应力应变仪连接；

所述瓦斯填充装置包括抽真空机构和瓦斯充气机构，抽真空机构包括通过抽气管与上压头进气通道连接的抽气泵，瓦斯充气机构包括通过三通管与抽气管连接的充气管，充气管与瓦斯罐连接，三通管与抽气泵之间的抽气管上设有第一阀门，充气管上设有气压表和第二阀门；

所述底座的排气通道通过排气管与外界连通，排气管上设有第三阀门。

使用上述试验系统进行单轴压缩测量含瓦斯煤冲击倾向性指标及声学特征时，首先需要装配系统，将上、下超声探头置于相应的凹槽内并与透气板粘接，然后将通过连接件将透气板固定在上、下压头上，再将煤样柱套接在下压头的定位套中间，然后将应力计和声发射传感器通过耦合剂粘接在煤样柱表面，再使得上压头和下压头处的透气板压紧煤样柱，最后将密封筒、密封顶盖套、上压头和底座通过连接件进行装配；系统装配完毕后，通过抽真空机构对密封圈内部抽真空，然后通过瓦斯充气机构对密封圈内部充瓦斯至气压表指数不产生变化，然后关闭相应阀门，通过岩石力学试验机的伺服压头对上压头进行加载、卸载压力，并记录智能超声综合测试仪、声发射监测仪压和应力应变仪的数据变化，整理即得所述含瓦斯煤单轴压缩试验的应力-应变全程曲线、声发射特征参数图和纵波、横波波形图；

3）泄压拆分，试验完毕后通过排气管排出密封筒内的瓦斯，然后按照第1）步骤的逆向操作，对各机构进行拆装即可。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：