[实用新型]一种用于煤岩巷道细观力学研究的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种用于煤岩巷道细观力学研究的试验装置，包括夹持装置、伺服加载机构以及声发射测试装置，伺服加载机构包括上压头以及下压头，夹持装置的内部设有巷道岩体模型，巷道岩体模型的内部设有巷道模型，夹持装置与巷道岩体模型相适应，声发射测试装置包括设于夹持装置上的声发射探头，声发射探头紧贴在巷道岩体模型上，声发射探头通过声发射信号接收线以及声发射信号放大器与声发射信号处理器连接，其试验方法步骤为，试验前准备工作、试验作用力加载、收集测试数据、分析结果。本实用新型适用于测试不同尺寸、水平应力条件下的煤岩巷道的细观力学特性、微裂隙发育，解决了目前无法模拟不同尺度煤岩细观力学试验的问题。

技术领域

本实用新型涉及实验装置，特别涉及一种用于煤岩巷道细观力学研究的试验装置。

背景技术

矿井煤岩巷的安全掘进和有效支护，已成为煤矿安全生产、盈利与否的重要标志，其初期建设费用和后期维护费用占据煤矿生产成本很大比重，其重要性就不言而喻。据不完全统计，我国采深超过千米的煤矿已有47处，可以预计在未来20年我国很多煤矿将进入到1000m到1500m的开采深度。因此，走向深地开采是我国煤炭行业未来发展不可避免的趋势。而为了保证我国深部煤炭资源能够安全、高效采出，煤炭行业更加迫切的需要进行深部地下工程力学与软弱巷道支护等相关领域方面的研究工作。

目前，针对巷道模型大尺度宏观力学试验的相似模拟试验台，其测试过程难度大、测试结果精度低，只能进行定性描述巷道宏观破坏形态，很难清楚地解释深部巷道失稳机制，主要是由于大比例模型试验测试手段落后，且由于测试尺寸大无法控制的外界干扰因素较多，进而无法掌握巷道细观力学特征、裂隙发育情况。而用于监测尺寸较小岩石细观力学特征、裂隙发育的声发射测试设备，很难运用到大尺度巷道模型试验中，主要是由于加载过程中声发射探头无法黏贴在围岩周边，且无法避免声发射测试探头受加载压头的扰动影响。因此，需要对上述煤岩巷相似模拟实验台进行改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于煤岩巷道细观力学研究的试验装置，适用于测试不同尺寸、水平应力条件下的煤岩巷道的细观力学特性、微裂隙发育。

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：一种用于煤岩巷道细观力学研究的试验装置，包括夹持装置、伺服加载机构以及声发射测试装置，所述伺服加载机构包括上压头以及下压头，所述夹持装置设于上压头以及下压头之间，所述夹持装置的内部设有巷道岩体模型，巷道岩体模型的内部设有巷道模型，所述巷道模型为直墙半圆拱巷道模型，巷道模型设于巷道岩体模型的中心位置，所述夹持装置与巷道岩体模型相适应，所述声发射测试装置包括设于夹持装置上的声发射探头，声发射探头紧贴在巷道岩体模型上，所述声发射探头通过声发射信号接收线以及声发射信号放大器与声发射信号处理器连接。

优选的，夹持装置包括上夹板、下夹板、左夹板以及右夹板，所述上夹板、下夹板被左夹板、右夹板夹持，左夹板、右夹板之间通过对拉螺栓连接紧固。

优选的，声发射探头通过声发射探头固定件固定在夹持装置上，所述声发射探头固定件呈叉状，声发射探头固定在声发射探头固定件的叉头处。

优选的，声发射探头设有16个，上夹板、下夹板、左夹板以及右夹板上分别设有 4个声发射探头。

优选的，上夹板包括第一钢板以及第二钢板，其中第一钢板的顶部与上压头接触，第二钢板为穿孔钢板，第二钢板与第一钢板之间通过高强弹簧连接，位于上夹板上的声发射探头通过第二钢板的孔洞贴在巷道岩体模型的顶面上；所述下夹板包括第三钢板以及第四钢板，其中，第三钢板通过下压头支撑，第四钢板为穿孔钢板，第三钢板与第四钢板之间也通过高强弹簧连接在一起，位于下夹板上的声发射探头通过第四钢板的孔洞贴在巷道岩体模型的底面上。

优选的，左夹板以及右夹板均为穿孔钢板。

优选的，巷道岩体模型的截面呈正方形，所述巷道模型的半圆拱的直径与巷道岩体模型的边界尺寸比为1：5。