[发明专利]一种超高压水射流冲击受载含瓦斯煤体卸荷松弛模拟系统及方法

摘要

发明提供一种超高压水射流冲击受载含瓦斯煤体卸荷松弛模拟系统及方法。该模拟系统包括加载装置、脱气装置、注气装置、射流装置、数据采集装置、固定装置、实验腔体、煤体和阀门。试验时，脱气装置对实验腔体内腔抽真空。注气装置对实验腔体内充气，煤体吸附瓦斯。射流发生器产生超高压水射流作用于竖向凹槽处煤体。所述应力采集仪和振动加速度采集仪实时采集三向压力值和振动加速度的变化。该系统的使用方法包括放置煤体、抽真空、充气、加载应力和试验等步骤。该装置可以对超高压水射流冲击含瓦斯受载煤体过程中超高压水射流扰动性能和煤体行为特征进行量化表征，这对于揭示超高压水射流割缝增透机理及技术参数优化具有重要的意义。

主权项

1.一种超高压水射流冲击受载含瓦斯煤体卸荷松弛模拟系统，其特征在于：包括加载装置、脱气装置、注气装置、射流装置、数据采集装置、实验腔体9、煤体(18)和阀门(22)；所述实验腔体(9)包括箱体(901)和上盖(902)；所述箱体(901)整体为一个矩形箱体；所述箱体(901)的底部设置有支撑座(19)和固定部(24)；所述上盖(902)可扣合在箱体(901)的上端敞口处；所述箱体(901)和上盖(902)合围出实验腔体(9)内腔；所述箱体(901)的侧壁上设置有若干供管道或管线穿过的通孔；所述脱气装置、注气装置和阀门(22)通过箱体(901)侧壁上的孔洞与实验腔体(9)内腔连通；所述射流装置包括超高压水泵(1)、压力控制装置(2)和射流发生器(4)；所述超高压水泵(1)、压力控制装置(2)和射流发生器(4)通过管道依次连接；所述射流发生器(4)布置在实验腔体(9)内腔中；所述射流发生器(4)通过夹持器(3)活动连接在支撑座(19)上；工作时，所述射流发生器(4)可沿俯仰方向旋转；所述数据采集装置包括气压采集仪(10)、应力采集仪(11)、转接头(12)、三个压力盒(13)、振动加速度采集仪(14)、振动加速度传感器(15)和计算机(23)；所述气压采集仪(10)、应力采集仪(11)和振动加速度采集仪(14)均与计算机(23)连接；所述气压采集仪(10)通过箱体(901)侧壁上的孔洞与实验腔体(9)内腔连通；所述应力采集仪(11)、转接头(12)和三个压力盒(13)通过管线依次连接；所述振动加速度采集仪(14)、转接头(12)和振动加速度传感器(15)通过管线依次连接；所述煤体(18)整体为一个正方体；所述煤体(18)布置在实验腔体(9)内腔中；所述煤体(18)通过固定部(24)与箱体(901)底部固定连接；加载装置对煤体(18)施加三个方向的围压；所述煤体(18)受压的三个表面均开挖有小孔；所述压力盒(13)放入小孔中；所述煤体(18)面向射流发生器(4)的一侧去除掉一个半圆柱体，形成一个竖向凹槽(1801)；所述振动加速度传感器(15)布置在竖向凹槽(1801)中；试验时，脱气装置对实验腔体(9)内腔抽真空；注气装置在设定的瓦斯压力下对实验腔体(9)内充气，煤体(18)吸附瓦斯；水经由超高压水泵(1)加压后，通过压力控制装置(2)流向射流发生器(4)；射流发生器(4)产生超高压水射流作用于竖向凹槽(1801)处煤体；所述应力采集仪(11)和振动加速度采集仪(14)实时采集三向压力值和振动加速度的变化。