[实用新型]一种矿用原位三轴实验装置

说明书

本实用新型公开了一种矿用原位三轴实验装置。该装置包括立方体煤样，刚性支撑铁板，便携式刚性铁箱，压力传感器，导线，应力采集仪，液压泵，压力感应装置，液压管，三通，液压加载头。利用液压泵向液压加载头和埋于煤层中的压力感应装置内注液压油，使应力采集仪达到预定压力值。通过压力感应装置将煤层内部压力的变化传至液压加载头，使得煤体试样受到的压力为煤层内部的实际压力，同时监测煤体试样x轴，y轴，z轴方向的压力变化，并将测得的结果通过导线传输至应力采集仪。由此可得到煤矿开采时采面附近煤体的真实受力状态，为煤矿的安全开采工作提供帮助。本实用新型结构及原理简单，可有效的反应工作面静置或开采过程中的煤体受力状态。

技术领域

本实用新型涉及一种矿用原位三轴实验装置，特别是一种矿用原位三轴实验装置。

背景技术

我国的煤炭资源非常的丰富，而且分布广泛，但是煤层的赋存条件差异很大，同时煤矿中的地应力随着深度的增加而不断增加，各个方向上的地应力的大小也不尽相同。因此，了解煤矿采面附近的地应力对于煤矿稳定性的评测及安全开采具有非常重要的意义。煤炭开采过程中，由于围岩和煤体应力的重新分布，采空区围岩及其前方的煤体的应力应变状态都将随之发生变化，势必会对巷道支护的安全性产生影响，因此，了解煤矿采面附近的地应力状态对于煤矿稳定性的评测及安全开采具有非常重要的意义。

实用新型内容

技术问题：本实用新型的目的在于针对煤矿开采中存在的一些问题，提出了一种原理简单、容易操作、成本低的矿用原位三轴实验装置。

技术方案：一种矿用原位三轴实验装置，该装置包括压力传感器、刚性支撑铁板、导线、应力采集仪、煤体试样、液压加载头、液压管、液压泵、压力感应装置、三通、便携式刚性铁箱；所述的液压加载头通过液压管和压力感应装置相连接，液压加载头放置于便携式刚性铁箱内，压力感应装置放置于所挖的孔内。

所述的煤体试样的尺寸为150mm×150mm×150mm,煤体试样整体完整表面基本平滑，无明显裂纹。

所述的液压加载头外部特征为大小两个圆柱，较大圆柱外侧有进液口来注入液压油；通过向液压加载头内部注入液压油来控制两侧受力端所受的压力。

所述的液压加载头一侧紧挨刚性铁板组成的外壳，另一侧紧挨刚性支撑铁板。

所述的压力传感器与液压加载头相对于煤体试样位置对称并与应力采集仪通过导线相连接，压力传感器的尺寸为110mm×110mm×40mm。

所述的应力采集仪为3通道，可以同时采集3个压力传感器的数据，采集的数据可通过USB数据存储器实时存储数据，也可通过标准信号输出接口与已有的煤矿安全监测系统分站连接，将数据实时传输到地面。

所述的便携式刚性铁箱尺寸为300mm×300mm×300mm，在铁板箱的侧面开有直径20mm的孔以供液压管和导线接入。

所述的刚性支撑铁板数量为6，分别与煤体试样的6个面紧密接触，接触面的尺寸与煤体试样的尺寸相同，为150mm×150mm；刚性支撑铁板位于液压加载头和压力传感器之间，以使煤体试样表面受力均匀。

所述的液压泵通过三通和液压管将液压油充填至液压管、压力感应装置以及液压加载头中；所述的压力感应装置承受煤层的压力并通过液压油将压力传递至液压加载头；所述的液压加载头和压力感应装置受到的煤层的压力保持平衡，并通过原位取出的煤体试样将压力传至压力传感器；所述的压力传感器将所受煤体试样的压力通过导线传至应力采集仪。

所述的三通3个接口分别用液压管连接液压加载头，液压泵，压力感应装置。

一种矿用原位三轴实验装置，其优点在于：

(1)体积适中，便于携带

(2)应力采集仪采用三通道，减少了采集仪的个数，降低了装置的制造成本；