[实用新型]含瓦斯煤岩体损伤破坏的单轴压缩实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于煤岩损伤断裂力学试验设备领域，具体涉及一种含瓦斯煤岩体损伤破坏的单轴压缩实验装置。

背景技术

瓦斯抽放既能有效降低煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等煤矿事故的发生概率，同时抽采出的瓦斯也可用于采暖、燃气、电力等生产和生活领域，具有极高的应用价值。受赋存条件、水文地质和煤岩物理力学性质等因素影响，我国的矿井含瓦斯煤层普遍存在着低透气性、低渗透性、高吸附性及高流量衰减性的特征，在原始煤层中进行瓦斯抽采往往难以达到预期效果。实践表明，采掘作业不仅会导致裂隙演化、贯通及煤岩体的损伤与破坏，同时产生的载荷转移与应力重新分布也能在很大程度上改变煤岩体的渗透率，使部分区域煤岩体透气性系数成倍提高。显然，针对该区域煤岩体进行有针对性的瓦斯抽采可以提高瓦斯抽采效率，有助于实现矿井安全生产和经济高效发展的目的。因此，开展不同载荷与应力区域下的煤岩体的损伤破坏与瓦斯运移放散规律耦合分析具有重要的科学研究价值和现实应用意义。

试验研究是现场应用的基础。传统的含瓦斯煤岩体破坏实验多围绕单轴（或三轴）压缩方式展开，其特征是将煤岩体置于密封测试系统之中，一次性加载破坏煤体，然后再进行瓦斯解吸实验。上述实验步骤可以反映出完全破坏后煤岩体的瓦斯特征参数，但若需完整刻画煤岩体在不同瓦斯放散阶段的煤岩损伤进程则需要借助CT在线同步扫描完成，对试验场地、装置和经费提出了较高的要求。究其原因，在于传统含瓦斯煤岩体压缩破坏试验存在装置气密性难以保证，而当试件装入密封较好的装置时又存在除非捣碎样品否则难以取出的问题。鉴于此，开发一种可装卸的含瓦斯煤岩体单轴压缩实验装置，满足能实时取出煤岩试件并分析其损伤与破坏特性，进而探讨煤岩损伤破坏程度与瓦斯放散参数之间的耦合关系，已经成为开展实验室相关研究的关键难题和迫切需要。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种含瓦斯煤岩体损伤破坏的单轴压缩实验装置，可有效克服现有技术存在的缺陷。

本实用新型是这样实现的，如图1、图2所示，包括压头1、上盖2、筒体3、基座5和底座6，其特征是制有基座下法兰5.4的基座5放置在底座6的底座法兰6.3上面，煤岩试件4放置在基座5上端制有的凸台槽5.2内，再将中空的筒体3套装在基座5的外面，筒体3下端的筒体下法兰3.4支承在基座下法兰5.4上。上述三个法兰盘相互重叠，并通过第一螺栓组7固定连接在一起。中心孔内制有密封槽2.1的上盖2的上盖法兰2.3上制有螺栓连接孔2.2，与筒体3上端法兰3.5上的螺栓孔3.1通过第二螺栓组8固定连接；上盖2的密封槽内安装有气动密封圈；柱状的压头1穿过上盖2的中心孔安装在筒体3的中心腔内，其下端与煤岩试件4相接触；筒体3的筒壁上分别制有第一、第二、第三、第四连接孔3.31、3.32、3.33和3.34；基座5上端制有的基座上法兰5.5上制有轴向通孔5.3。

本实用新型优点及积极效果是：借助密封槽的气动密封圈和独特的基座，克服了传统含瓦斯煤岩体损伤破坏装置密封难和样品取出难的问题，使用方法简单，实用性强。

附图说明

图1为本实用新型外形示意图。

图2为本实用新型剖视图。

图3为本实用新型中压头1的外形示意图。

图4为本实用新型中上盖2的外形示意图。

图5为本实用新型中上盖2的剖视图。

图6为本实用新型中筒体3的外形示意图。

图7为本实用新型中筒体3的剖视图。

图8为图7中A-A面剖视图。

图9为本实用新型中基座5的外形示意图。

图10为本实用新型中基座5的剖视图。

图11为本实用新型中底座6的外形示意图。

图12为本实用新型实施过程简图。

图中：

1——压头

2——上盖

2.2——上盖螺栓孔

2.4——气动密封圈

3——筒体

3.2——筒体下端螺栓孔

1.1——压头销孔

2.1——密封槽

2.3——上盖法兰

3.1——筒体上端螺栓孔

3.31、3.32、3.33、3.34——筒壁第一、第二、第三、第四连接孔

3.4——筒体下法兰

4——煤岩试件

5——基座

5.2——凸台槽

5.4——基座下法兰

3.5——筒体上法兰

5.1——基座螺栓孔

5.3——轴向通孔