[发明专利]一种含气煤岩加载破裂热效应观测装置及方法

权利要求书

1.一种含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，包括加载机(1)、观测密封罐(2)、监测系统、气路加热系统和充气系统，所述观测密封罐(2)包括罐体(2.1)，所述罐体(2.1)内设有煤岩试件(16)，所述加载机(1)用于对观测密封罐(2)内的煤岩试件(16)加载压力；所述罐体(2.1)上设有供监测系统观测红外辐射特征和裂隙变换的观测口；所述充气系统用于向所述观测密封罐(2)内充瓦斯或混合气体；所述气路加热系统用于对充气系统所充气体进行加热。

2.根据权利要求1所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述观测密封罐(2)的所述罐体(2.1)内设有用于放置煤岩试件的试件平台(2.8)，所述罐体(2.1)顶部穿设有移动活塞(2.2)，所述加载系统通过所述移动活塞(2.2)施加压力于试件平台(2.8)上的煤岩试件(16)。

3.根据权利要求1所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述罐体(2.1)一侧设有红外辐射观测口(2.4)和裂隙观测口(2.5)，所述红外辐射观测口(2.4)和裂隙观测口(2.5)分别面向罐体(2.1)内部的煤岩试件(16)。

4.根据权利要求3所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述裂隙观测口(2.5)内侧设有钢化玻璃(2.7)；所述罐体(2.1)上连接有调节管(2.3)，所述红外辐射观测口(24)设于所述调节管(2.3)的端部，所述红外辐射观测口(2.4)内侧设有锗单晶片(2.9)。

5.根据权利要求3所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述监测系统包括红外热像仪(3)、高清摄像机(4)和计算机(5)，所述红外热像仪(3)的镜头正对着所述红外辐射观测口(2.4)，所述高清摄像机(4)正对着所述裂隙观测口(2.5)，所述红外热像仪(3)、高清摄像机(4)分别与所述计算机(5)连接。

6.根据权利要求1所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述充气系统包括多个充气罐(6)、气体混合罐(8)和储气罐(12)，所述气体混合罐(8)包括进气口和出气口，所述多个充气罐(6)分别通过第一管路(7)与所述气体混合罐(8)的进气口连接，所述气体混合罐(8)的出气口通过第二管路(9)与所述储气罐(10)的进气口连接，所述储气罐(10)的出气口通过第三管路(11)与所述观测密封罐(2)的内部连通。

7.根据权利要求6所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述气路加热系统为恒温水浴槽(12)，所述第三管路(11)穿过所述恒温水浴槽与所述观测密封罐(2)连通。

8.根据权利要求7所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述第三管路(11)穿过所述恒温水浴槽(12)的一侧设有三通阀(13)，所述三通阀(13)连接有真空气泵(14)，所述三通阀(13)与所述观测密封罐(2)之间的第三管路上设有压力表(15)。

9.一种采用权利要求1-8任意一项中所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按要求选择待加工的煤岩试件；

(2)将待加工的煤岩试件放入到观测密封罐内后密封罐体；其中，所述观测密封罐包括罐体，所述罐体上设有观测红外辐射特征和裂隙变换的观测口，分别为红外辐射观测口和裂隙观测口，所述红外辐射观测口和裂隙观测口分别面向罐体内部的煤岩试件；

(3)将观测密封罐体抽真空；

(4)向观测密封罐内充瓦斯或混合气体，充气压力选择0.5MPa、0.75MPa、1.0MPa、1.5MPa中的一种，保压吸附48以上，使煤岩试件充分吸附，达到平衡状态；

(5)启动加载机和监测系统，监测煤岩试件加载过程中裂隙变化、破裂红外热辐射等参数；其中，监测系统包括红外热像仪、高清摄像机和计算机，所述红外热像仪的镜头正对着所述红外辐射观测口，所述高清摄像机正对着所述裂隙观测口，所述红外热像仪、高清摄像机分别与所述计算机连接。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)对观测密封罐体抽真空之前还包括如下步骤：

检测观测密封罐的气密性，先打开充气阀门，向观测密封罐内充氮气或压缩空气，观察检测观测密封罐内部压力的压力表，压力保持0.5MPa，关闭充气阀门，如果60min内压力表E下降小于0.01MPa，视为密封良好。