[实用新型]一种含瓦斯煤摩擦-吸附/解吸试验装置

说明书

本实用新型公开了一种含瓦斯煤摩擦‑吸附/解吸试验装置，该装置主要包括含瓦斯煤摩擦装置系统、注气/加压管路以及数据实时采集系统，本实用新型中摩擦装置系统内部的前后侧分别设置第一和第二腔室，其中第一腔室包括液压缸和液压缸等施加轴压装置及管路，第二腔室包括可固定煤体的上下夹具以及围压管路，共同为含瓦斯煤摩擦滑移‑吸附解吸效应提供应力及气体源；并且第一腔室内设有轻触开关与第二腔室出口的电磁开关阀连接，保证同时测定含瓦斯煤体摩擦滑移及吸附解吸参数，从而能够很好地表征含瓦斯煤摩擦滑移与吸附解吸的耦合作用机制。

技术领域

本实用新型属于采矿及岩石力学领域，具体涉及一种含瓦斯煤摩擦-吸附/解吸试验装置。

背景技术

在地质力学相关领域中，对诱发地震的断层滑移以及水力压裂所产生的裂隙剪切滑移等方面基于摩擦学理论进行了广泛的研究；而对于构造应力场影响下的含瓦斯煤体，无论是大尺度上的断层或者小尺度上的被贯通裂隙切割且具有滑移倾向的不连续煤体，这些都是煤与瓦斯突出事故的高发区，摩擦效应对含瓦斯煤体的破坏失稳特征同样有着重要影响，含瓦斯煤体的摩擦滑移稳定性分析对于煤与瓦斯突出防治是非常重要的研究课题。

含瓦斯煤体的物性参数是研究其摩擦滑移过程中瓦斯运移及其滑移失稳的基础，由于煤体中小孔和微孔的存在，瓦斯在煤层中的赋存方式主要以吸附态为主，占瓦斯总含量的80％～90％。对于含瓦斯煤体，吸附瓦斯不仅会产生膨胀应力及应变，还会造成非力学作用如侵蚀效应等影响，导致煤体机械强度的降低，尤其是解吸瓦斯产生的瓦斯膨胀能对诱发煤体破坏失稳、突出发生有着重要推动作用，短时间内快速解吸是发生突出的必要条件。因此，在含瓦斯煤体的摩擦滑移过程中，对瓦斯吸附/解吸特性尤其是释放瓦斯膨胀能的研究是非常必要的。

目前对含瓦斯煤体的吸附解吸特征研究广泛，但现有试验设备大多仅能对含瓦斯煤进行单一、稳态的吸附/解吸瓦斯特性试验，且试验中通常采用煤粉作为试验样品，其测得含瓦斯煤的吸附解吸特性与所研究煤体对象的应力应变特征不能较好地对应，其分析结果说服力不强，更无法真实反应含瓦斯煤受构造应力场影响下的吸附解吸，无法适用于含瓦斯煤摩擦滑移-吸附/解吸规律的分析。

综上所述，含瓦斯煤的“摩擦-吸附解吸”规律研究对煤体摩擦滑移失稳及突出灾害控制机理具有重要的意义，其通过分析由于断层或者贯通裂缝摩擦滑移对快速解吸释放瓦斯膨胀能的推动作用以及摩擦滑移状态特征，可以很好地描述构造应力场影响下含瓦斯煤摩擦滑移所导致的动态及非线性吸附/解吸规律，为研究含瓦斯煤摩擦滑移过程中的瓦斯运移特征及摩擦失稳诱发突出机理做铺垫。目前尚缺乏可有效描述含瓦斯煤“摩擦-吸附解吸”规律的试验装置，无法真实模拟含瓦斯煤在摩擦滑动过程与瓦斯吸附解吸特征的耦合作用效果。因此，有必要克服现有的技术缺陷，设计一种可以描述含瓦斯煤体摩擦滑移-吸附解吸耦合作用规律的试验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种含瓦斯煤摩擦-吸附/解吸试验装置,其通过分析断层/裂缝摩擦滑移对快速解吸释放瓦斯膨胀能的推动作用以及摩擦滑移状态特征，很好地描述了含瓦斯煤摩擦滑移与瓦斯吸附解吸特性的耦合作用效果，操作简单，可实施性强。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种含瓦斯煤摩擦-吸附/解吸试验装置，包括含瓦斯煤摩擦装置系统、注气/加压管路以及数据实时采集处理系统；其主体部分为含瓦斯煤摩擦装置系统，系统内部包括第一腔室和第二腔室，第一腔室位于系统内部前侧，内设有施加轴压的液压缸，液压缸外接液压泵，第二腔室位于系统内部后侧，腔室外部设有恒温箱体，第二腔室在阀门全闭时为密闭空间，腔室中部放置由上下两夹具固定的两块含瓦斯煤体，其中上部夹具可滑动，下部夹具固定，上下夹具周围由乳胶膜密封包裹，乳胶膜外部围压腔连通围压管路，第二腔室最尾端开设渐缩喷口管路。

所述的第一腔室的液压缸运动杆的外杆端头设有线性差动变压器，运动杆的内杆端头设有轻触开关。