[实用新型]一种基于应力载荷下的实时监测煤体形变试验系统

说明书

本实用新型涉及监测技术领域，公开了一种基于应力载荷下的实时监测煤体形变试验系统，包括声发射监测系统、影像监测系统和隔音玻璃罩，所述声发射监测系统包括声发射传感器、声发射信号放大器、声发射信号采集处理装置以及计算机；所述影像监测系统包括高速摄影机、补光装置、影像信号采集处理装置和计算机；所述隔音玻璃罩呈圆柱体形状且上下开孔，所述隔音玻璃罩内部放置有煤样，所述隔音玻璃罩的顶部设有高频冲击仪，高频冲击仪的主轴穿过开孔并压缩煤样。本实用新型能够实时、全过程监测单轴应力载荷致裂煤样，实现全方位监测煤样形变、内部及表面裂隙发育情况，具有全方位动态分析单轴应力载荷致裂煤样效果的优点。

技术领域

本实用新型涉及监测技术领域，特别涉及一种基于应力载荷下的实时监测煤体形变试验系统。

背景技术

我国的煤炭资源十分丰富，煤炭是生产、生活中的重要原料和燃料，其开采量相比于其他矿石燃料来说仍居首位。随着煤炭开采活动的不断进行，浅层煤炭资源濒临枯竭，采掘深度不断加大，深部煤炭开采已逐渐成为常态，而深部煤层开采扰动了原本地下的应力平衡，将会出现严重的地压现象，特别是在我国西部煤炭开采过程中，由于西部地区特殊的沉积历史和地质环境，使得这一地区地煤层呈现出抗压强度低、胶结性差等特点，因此这一地区煤矿的井下巷道、采空区等地区的壁面由于煤炭开采后应力重新分布，壁面煤体受到上层岩体的挤压易发生变形，因此经常发生片帮、冒顶、瓦斯突出等矿山事故，这将严重威胁井下作业人员的人身安全，阻碍我国安全生产工作的顺利进行，因此，研究煤体在单轴压缩应力载荷下的实时、全过程形变、破坏特征及破坏类型，采取有效的措施维持软煤层巷道围岩稳定性是西部煤炭资源开采工作中迫切需要解决的问题，此次研究对预防井下片帮、冒顶及瓦斯突出等矿难事故的发生具有十分重要的意义。

煤炭资源从浅部开始开采，随着煤炭的不断采出，可开采煤层的埋藏深度必然会增加，在我国能够发生冲击地压的深度一般在200～1000m左右，煤层埋藏深度的增加使得煤岩体应力不断升高，有冲击地压危险的煤层数量越来越多，进而使得有冲击地压的矿井逐渐增多。据统计，冲击地压发生次数、强度和危害程度随煤层深度的增加愈发严重。为了提高深部煤层开采的安全性，应了解煤体在受地应力作用下的抗压形变过程及破坏特征，通过对其抗压试验获得的参数进行处理、分析，进行合理的巷道断面设计及选择可靠地巷道支护方式。目前针对煤体单轴压缩的试验中，绝大部分装置只监测实时载荷与煤体形变量之间的关系，进而获得煤体的单轴抗压强度并计算出煤体的弹性模量、泊松比，却忽视了单轴压缩应力载荷下的煤体形变及裂隙发育全过程的分析。当前还有通过高频视频测量系统获取煤体在压力载荷下表面裂隙的演变过程，尽管做到了实验过程的实时监测，但是煤体在外部压力载荷作用下损伤破坏一般率先发生在抗压强度较小的区域，而抗压强度较小的区域绝不仅仅局限于煤体表面，基于当前各类抗压监测系统对煤体在承受外部压力载荷下的结构变化及抗压效果未实现实时监测或监测不够全面，设计本试验系统。本试验系统可以实现实时、全过程监测煤体在单轴压缩应力载荷下的抗压实验过程中的形变、内部及外部结构变化，对于分析煤体的抗压特性及内外裂隙发育具有十分重要的意义，为矿井选择可靠的巷道支护方式，维持软煤层巷道围岩稳定性，预防软煤层巷道顶板事故的发生提供了科学依据和理论基础。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供了一种基于应力载荷下的实时监测煤体形变试验系统，能够实时、全过程监测单轴应力载荷致裂煤样，实现全方位监测煤样形变、内部及表面裂隙发育情况。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于应力载荷下的实时监测煤体形变试验系统，包括声发射监测系统、影像监测系统和隔音玻璃罩，所述声发射监测系统包括声发射传感器、声发射信号放大器、声发射信号采集处理装置以及计算机，所述声发射传感器位于所述隔音玻璃罩内部，所述声发射传感器通过声发射信号线与所述声发射信号放大器连接，所述声发射信号放大器通过线缆与所述声发射信号采集处理装置连接，所述声发射信号采集处理装置通过所述线缆与所述计算机连接；