[实用新型]动-静耦合作用下含瓦斯煤岩破裂过程多参量试验装置

说明书

一种动‑静耦合作用下含瓦斯煤岩破裂过程多参量试验装置，属于动‑静载荷含瓦斯煤岩破坏测试装置技术领域。所述动‑静耦合作用下含瓦斯煤岩破裂过程多参量试验装置，包括耐压腔体、孔隙流压系统、围压和液压传动系统，所述耐压腔体内设置有上压头和下压头，所述上压头和下压头中间设置煤岩试样，动载压杆的一端穿过法兰盖与上压头连接，另一端穿过第一圆筒形连接件与动载液压油缸的活塞同轴连接，静载压杆的一端穿过法兰盘与下压头连接，另一端与应力传感器的顶部同轴连接。所述动‑静耦合作用下含瓦斯煤岩破裂过程多参量试验装置建立了三种载荷对煤岩试件力学行为演化与失稳的耦合作用机制，揭示了深部矿井含瓦斯煤岩破坏本源机理。

技术领域

本实用新型涉及动-静载荷含瓦斯煤岩破坏测试装置技术领域，特别涉及一种动-静耦合作用下含瓦斯煤岩破裂过程多参量试验装置。

背景技术

近年来煤炭工业正式进入深部开采阶段，受深部“三高一扰动”作用，冲击地压和煤与瓦斯突出事故规模、发生频率呈现出明显的上升趋势，尤其是兼具冲击地压和煤与瓦斯突出特征的复合动力灾害事故时有发生，而深入分析灾害表征就是深部处于高应力、瓦斯压力环境下的煤体受人类工程扰动诱发的失稳现象。积极开展高应力、瓦斯压力环境下煤体冲击载荷破坏试验，明确受载破坏特征，探索煤体固-气耦合作用力学机制，揭示冲击-突出复合灾害本质，理清受载过程中声发射、电荷信号时空演化规律，提出基于声发射与电荷感应前兆信息的深部煤体失稳综合判定方法对改善深部矿井生产环境，实现深部煤炭资源安全高效开采具有重要的科学意义和工程价值。

目前关于煤、岩体冲击载荷作用下的力学行试验装置相对较少，现有的研究主要利用 SHBP装置但实验过程复杂，而且在能满足开展不同围压、孔隙流压煤体冲击载荷破坏试验的同时还能对整个受载破坏过程中煤岩损伤演化、声发射、电荷信号实时监测的装置至今仍未见报道。深部冲击-突出复合灾害的孕育发生机制与前兆信号识别、判定方法的建立不仅需要从理论上深入探讨，同时还需要重点开展相应的物理试验研究，因此研制一种操作方便、适用性强，可采集并记录含瓦斯煤体在高围压、冲击载荷作用下破坏过程产生的声发射、电荷感应信号的试验装置是十分必要的。

综合现场实测和理论分析，为了使试验装置尽可能真实的反映深部煤体的不同应力状态和工程扰动冲击载荷应力环境，更加充分的采集伴随受载破坏过程产生的声发射与电荷信号，实用新型装置满足以下必要条件：①可开展静力学加载，对煤岩体施加高孔隙流压、轴压和围压以模拟原始受载状态；②可提对煤体供动力学加载，使冲击试验开展简单、方便可行；③具有视窗能观测到整个受载破坏过程；④有合理的采集探头布设方法，具备信号高速采集功能，对声发射与电荷信号充分采集、记录并储存。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种动-静耦合作用下含瓦斯煤岩破裂过程多参量试验装置，试验装置结构简单、操作方便、参数准确，可在煤岩上施加不同围压、孔隙流压，并具有简单的操作方法对煤体施加冲击载荷，同时可获取破坏过程产生的应力、应变、孔隙流压变化，实时监测并获取煤岩破坏表面裂隙演化特征、声发射与电荷信号时空演化规律，为探索深部冲击-突出复合灾害孕育发展过程，建立基于声发射-电荷信号的深部煤体失稳综合判定方法提供理论依据和工程指导。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种动-静耦合作用下含瓦斯煤岩破裂过程多参量试验装置，包括耐压腔体、孔隙流压系统、围压和液压传动系统；