[发明专利]煤岩成型实验装置和测试三向视电阻率变化的方法

说明书

本发明公开了煤岩成型实验装置和测试三向视电阻率变化的方法，该煤岩成型实验装置的成型模具外围竖直固定有至少两根对称立柱，立柱上方固定有加压机构，水泵通过上部输水管经下部输水管连通成型模具的内部，成型模具侧壁上开有进气管；成型模具的盖板顶面上有三对电极连接对应的视电阻率测试仪，各对电极所连接的电极板以煤岩试样尺寸按横向、纵向、竖向三个方向布设。该测试方法在制样过程中，三台视电阻率测试仪依次开启测试，间隔小于1秒，在开启下一台视电阻率测试仪的同时本台视电阻率测试仪关闭，循环测试并记录数据。本发明的技术效果是：实现了受压状态下含气或含水松散煤岩的单向或三向视电阻率测试。

技术领域

本发明属于煤岩实验技术领域，具体涉及一种实验室破碎的多尺寸煤岩试样成型试验装置和使用该装置测试三向视电阻率变化的方法。所述三向视电阻率是指成型过程中测试立方体煤样三个方向（横向x、纵向y、竖向z）的视电阻率。

背景技术

煤矿安全生产关系到国家能源供应，煤矿各种地质构造需要通过物探手段得出，物探结果分析需要使用煤岩的物理性质，煤的视电阻率是煤矿电法物探关注的重要参数，因此视电阻率测试是煤岩物理力学性质的一项基础试验。

目前，煤岩视电阻率测试实验主要分为原煤测试和破碎煤样测试两种。其中原煤测试主要是针对矿井取出的原煤进行加工制作成标准样，随后改变试样的外部状态，采用施加荷载或气体吸附解吸过程等设计测试装置进行单一方向的视电阻率测试；原煤测试存在以下问题：1、原煤的测试可能会受到其内部已经存在的裂隙节理等的影响以及煤岩煤质的各向异性导致测试的电阻率规律较为复杂，测试结果不能反映煤的真实性质；2、原煤已经成型，成型作用过程中的电性参数变化不易用原煤测试；3、不能检测煤含气状态下的动态成型过程中的视电阻率参数。

破碎煤样测试是针对破碎煤岩样品压制成型过程进行单向视电阻率测试。由于煤岩视电阻率测试方式为单方向（即把电极板贴在底面直径为5cm高为10cm标准煤样的圆柱体上下面这个方向）上的测试，忽视了破碎煤岩在受压过程中视电阻率变化的各向异性，破碎煤岩受压过程中视电阻率变化并非均匀，各个方向上的变化也各不相同，对煤矿井下电法物探资料解释造成困扰。因为多种电法物探方法所获得的资料均与电阻率相关，煤岩电阻率的各向异性，增加了通过电阻率辨识地质构造或者能源资源分布的难度。因此，需要用三个方向的视电阻率变化共同反映煤岩试样成型过程中物理性质（视密度、孔隙度、含水率等）的综合变化，一个方向的视电阻率变化对应反映该方向上的煤样压实和空隙发育以及含水的不同。

另一方面，立方体煤样成型过程自前至后、自上至下、自左至右三个方向上的电阻不同，压实时几个方向的视电阻率变化不同。不同尺寸的煤样成型过程中应力分布均衡程度不同，压实程度也不同，视电阻率能够在一定程度上反映煤样的密度和压实过程中的该方向空隙和含水程度。煤岩成型实验装置在立方体煤样成型过程中需要监测三向视电阻率的变化。

现有的单轴试验装置或三轴试验装置在加压成型过程中，煤岩样视电阻率测试均为单方向的测试，不能测试三个方向的视电阻率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种煤岩成型实验装置，它能适应破碎煤样的多尺寸变化成型，且能测试成型过程中的三向视电阻率。本发明还提供一种使用该装置测试三向视电阻率变化的方法，它能够方便快捷测试多尺寸煤样成型过程的三向视电阻率变化。

为了解决上述技术问题，

本发明提供的一种煤岩成型实验装置，包括成型模具、加压机构、水泵、吸附和视电阻率测试线路，成型模具外围竖直固定有至少两根对称立柱，立柱上方固定有加压机构，水泵通过上部输水管连通加压机构的压杆中心孔，压杆中心孔由下部输水管连通成型模具的内部，成型模具侧壁上开有进气管连通吸附气源，视电阻率测试线路包括装在成型模具的盖板顶面上的三对电极，每对电极的引出端连接对应的视电阻率测试仪，各对电极所连接的电极板以煤岩试样尺寸按横向、纵向、竖向三个方向布设。