[发明专利]一种开采扰动下深部煤岩流固耦合蠕变实验装置及方法

权利要求书

1.一种开采扰动下深部煤岩流固耦合蠕变实验装置，其特征在于，包括：气液体加载通道、气液收集装置、扰动装置、轴压加载系统、数据测量与收集处理系统、煤岩试件(6)、三轴压力室(4)、倒T形伸缩杆(10)；煤岩试件(6)竖直放置在三轴压力室(4)的中心位置处，煤岩试件(6)的底部由倒T形伸缩杆(10)进行支撑；

气液体加载通道，用于向煤岩试件(6)中注入和排出气液体；

气液收集装置，用于收集煤岩试件(6)渗透的气液；

扰动装置，用于为煤岩试件(6)提供不同幅值、不同频率的扰动；

轴压加载系统，用于向煤岩试件(6)施加轴压；

数据测量与收集处理系统，用于生成轴向、径向应力应变、声发射事件数及渗透系数。

2.根据权利要求1所述的一种开采扰动下深部煤岩流固耦合蠕变实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括第一刚性梁(1)、两个立柱(2)、第二刚性梁(3)；竖直放置的立柱(2)安装在第二刚性梁(3)的两端，第一刚性梁(1)安装在竖直放置的立柱(2)上形成实验空间，三轴压力室(4)安装在实验空间中的第二刚性梁(3)上；

所述扰动装置包括振动器(5)、调频器(45)、传力柱(7)；传力柱(7)安装在煤岩试件(6)的上端面，传力柱(7)的顶部与第一刚性梁(1)接触，振动器(5)、调频器(45)安装在第一刚性梁(1)上，振动器(5)与调频器(45)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种开采扰动下深部煤岩流固耦合蠕变实验装置，其特征在于，所述气液体加载通道包括水泵(24)、第二稳压罐(25)、第二六通阀(26)、第二压力表(27)、第一液体流量计(28)、气泵(30)、第三稳压罐(31)、第三六通阀(32)、第三压力表(33)、第四压力表(34)、气体流量计(35)、混合罐(29)、第一多孔垫(8)、第一管路(44)、第二管路(43)、第三管路(47)；第一多孔垫(8)安装在煤岩试件(6)和传力柱(7)之间，第二稳压罐(25)、水泵(24)分别连接第二六通阀(26)，第二六通阀(26)连接混合罐(29)的一端，混合罐(29)的另一端通过第一管路(44)穿过传力柱(7)连接第一多孔垫(8)，第一液体流量计(28)安装在第一管路(44)上，第二压力表(27)安装在第二六通阀(26)上，气泵(30)、第三稳压罐(31)分别连接第三六通阀(32)的两个端口，第三六通阀(32)的第四个端口通过第二管路(43)穿过立柱(2)伸入三轴压力室(4)内，第三压力表(33)安装在第二管路(43)上，混合罐(29)的第三端口通过第三管路(47)连接在第三六通阀(32)的一端口上，第四压力表(34)、第一气体流量计(35)安装在第三管路(47)上。

4.根据权利要求1所述的一种开采扰动下深部煤岩流固耦合蠕变实验装置，其特征在于，所述气液收集装置包括第二多孔垫(9)、凹形垫块(52)、第一通孔(11)、第三通孔(37)旋拧阀(38)、气液分离器(39)、集液瓶(40)、集气瓶(41)、第二液体流量计(50)、第二气体流量计(51)、第四管路(46)；倒T形伸缩杆(10)的上端面安装有垫块(52)、第二多孔垫(9)，煤岩试件(6)安装在第二多孔垫(9)上，第四管路(46)的一端通过第三通孔(37)进入三轴压力室内，并通过第一通孔(11)连接在凹形垫块(52)内，第四管路(46)的另一端连接气液分离器(39)，集气瓶(41)、集液瓶(40)分别连接气液分离器(39)，第二液体流量计(50)、第二气体流量计(51)分别接在集液瓶(40)、集气瓶(41)前，旋拧阀(38)安装在第四管路(46)上。

5.根据权利要求1所述的一种开采扰动下深部煤岩流固耦合蠕变实验装置，其特征在于，所述轴压加载系统包括轴压油缸(12)、第五管道(42)、第一压力表(15)、油泵(13)、第一六通阀(14)、第一稳压罐(16)；轴压油缸(12)安装在第二刚性梁(3)上，倒T形伸缩杆(10)贯穿三轴压力室(4)安装在轴压油缸(12)上，第五管道(42)的一端穿过第二刚性梁(3)连接轴压油缸(12)，第五管道(42)的另一端连接第一六通阀(14)，油泵(13)、第一稳压罐(16)分别连接第一六通阀(14)，第一压力表(15)安装在第五管道(42)上。