[发明专利]一种钻孔、涨裂、截割一体化实验台及测试方法

权利要求书

1.一种钻孔、涨裂、截割一体化实验台测试方法，其使用的实验台包括机械装置和测试系统，机械装置包括煤壁围压加载装置(1)、截割装置(2)、钻涨装置(3)和底座(4)；煤壁安装在煤壁围压加载装置(1)上，底座(4)正对煤壁围压加载装置(1)设置并安装有截割装置(2)和钻涨装置(3)；煤壁围压加载装置(1)通过围压液压缸(1-8)对煤壁产生围压，在围压液压缸(1-8)进口处安装围压油压传感器(1-13)；截割装置(2)通过截割电机(2-3)和减速器(2-2)驱动，在截割电机(2-3)输出轴与减速器(2-2)输入轴之间安装转速转矩传感器(2-7)，截割装置(2)还通过截割推进液压缸(2-5)推进，在截割推进液压缸(2-5)入油口段安装推进缸油压传感器(2-8)；钻涨装置(3)包括凿岩机(3-1)和涨裂器(3-2)，在涨裂器(3-2)的进油端安装涨裂器油压传感器(3-4)，在凿岩机(3-1)上设有位移传感器(3-5)；围压油压传感器(1-13)、转速转矩传感器(2-7)、推进缸油压传感器(2-8)、涨裂器油压传感器(3-4)和位移传感器(3-5)分别与测试系统相连；其特征在于，包括如下步骤： a、将煤壁(1-1)放置在煤壁滑块(1-2)上并通过控制液压缸Ⅰ(1-4)将煤壁滑块推动，并控制围压液压缸(1-8)对煤壁(1-2)施加围压，利用测试系统采集围压液压缸(1-8)上围压油压传感器(1-13)的油压数据； b、通过液压缸Ⅳ(1-12)推动煤壁围压加载装置(1)，控制双三角式机械臂(3-3)，使凿岩机(3-1)在煤壁(1-1)指定位置打孔，利用测试系统采集凿岩机(3-1)位移传感器(3-5)的数据，并计算出凿岩机(3-1)在煤壁(1-1)上打孔的深度； c、打孔结束后，控制双三角式机械臂(3-3)，使涨裂器(3-2)对指定的孔进行涨裂，利用测试系统采集涨裂器油压传感器(3-4)的数据，得到涨裂时的油压； d、移动煤壁(1-1)，开启截割电机(2-3)，控制截割推进液压缸(2-5)对煤壁(1-1)进行截割，利用测试系统采集推进缸油压传感器(2-8)的数据和转速转矩传感器(2-7)的数据，并计算得到截割作业时，截割部(2-1)所受轴向力和扭矩；e、根据经过步骤a、b、c、d得到的工作状态下截割部(2-1)所受轴向力和扭矩的大小，对比只进行步骤d得到工作状态下截割部(2-1)所受轴向力和扭矩的大小，得到钻孔并涨裂对降低岩石硬度的影响； f、根据经过步骤a、b、d得到工作状态下截割部(2-1)所受轴向力和扭矩的大小，对比只进行步骤d得到工作状态下截割部(2-1)所受轴向力和扭矩的大小，得到钻孔对降低岩石硬度的影响； g、通过改变步骤a中围压压力的大小、步骤b中打孔的深度、步骤c中涨裂所用压力的大小，对比截割实验中推进缸油压传感器(2-8)的数据和转速转矩传感器(2-7)的数据，得到改变单个变量对截割的影响。

2.根据权利要求1所述的一种钻孔、涨裂、截割一体化实验台测试方法，其特征在于：所述的煤壁围压加载装置(1)包括煤壁(1-1)、煤壁滑块(1-2)、煤壁轨道(1-3)、液压缸Ⅰ(1-4)、围压加载装置滑块(1-5)、侧架(1-6)、顶架(1-7)、围压液压缸(1-8)、围压顶板(1-9)、围压加载装置轨道Ⅰ(1-10)、围压加载装置轨道Ⅱ(1-11)、液压缸Ⅳ(1-12)和围压油压传感器(1-13),煤壁滑块(1-2)放置在煤壁轨道(1-3)上，煤壁(1-1)放置在煤壁滑块(1-2)上，液压缸Ⅰ(1-4)一端连接煤壁滑块(1-2)，另一端连接煤壁轨道(1-3)，围压液压缸(1-8)安装在侧架(1-6)与顶架(1-7)上，围压顶板(1-9)安装在围压液压缸(1-8)上，围压加载装置滑块(1-5)安装在围压加载装置轨道Ⅰ(1-10)上，通过液压缸Ⅳ(1-12)实现煤壁的左右滑动，煤壁轨道(1-3)安装在围压加载装置轨道Ⅱ(1-11)上，通过围压油压传感器(1-13)测量围压液压缸(1-8)进口压力。