一种可视化煤岩力学行为监测试验装置制造方法及图纸

可视化煤岩力学行为监测试验装置，属于采矿技术领域。所述可视化煤岩力学行为监测试验装置包括底座、安装在底座上的试验腔体和轴向压力施加系统、围压施加系统、窥镜采集系统、电荷采集系统、声发射信号采集系统、应变采集系统和数据采集分析装置；试验腔体内设有上压头和下压头；轴向压力施加系统包括轴向液压油缸、压力传感器和光栅位移传感器；围压模拟系统包括围压传输孔和围压施加系统；窥镜采集系统包括多个窥镜；电荷采集系统包括设置在钢制耐压腔侧壁上的多个电荷探头安装孔、电荷探头和电极片；声发射信号采集系统包括声发射探头，声发射探头的信号线穿过信号线孔与数据采集分析装置连接；应变采集系统包括轴向引伸计和环向引伸计。

【技术实现步骤摘要】
一种可视化煤岩力学行为监测试验装置
本技术涉及采矿
，特别涉及一种可视化煤岩力学行为监测试验装置。
技术介绍
煤岩力学行为变异机制是岩石力学领域研究的重要研究方向，同时也是一个工程热点问题。在煤岩开采的过程中，采矿工程活动改变了原岩应力状态的稳定性，使得煤岩受到高地应力的作用，进而诱发冲击地压和煤与瓦斯突出事故，因此对高地应力作用下的煤岩体力学行为开展研究极为重要，有利于更科学的了解高地应力环境下煤岩体的灾变孕育机制，并建立相应的煤岩体失稳灾变判定及防治技术，对实现煤炭安全开采具有重要的科学意义和工程价值。
技术实现思路
本技术提供了一种可视化煤岩力学行为监测试验装置，所述可视化煤岩力学行为监测试验装置包括底座、安装在底座上的试验腔体和轴向压力施加系统、围压施加系统、窥镜采集系统、电荷采集系统、声发射信号采集系统、应变采集系统和数据采集分析装置；试验腔体包括钢制耐压腔和安装在钢制耐压腔底部的密封法兰盘，密封法兰盘中间安装有传动杆，钢制耐压腔与密封法兰盘形成的密闭空间内设有上压头和下压头，下压头与传动杆的顶部连接，试样的一端固定在下压头上，上压头固定在试样的另一端，钢制耐压腔内设有上压头限位孔，试样的外表面包裹有热塑套；轴向压力施加系统包括轴向液压油缸、压力传感器和光栅位移传感器，轴向液压缸的外壳底部与所述底座固连，外壳顶部与铸钢圆筒的一端连接，铸钢圆筒的另一端与所述密封法兰盘连接，所述传动杆和所述压力传感器位于铸钢圆筒内，轴向液压油缸的活塞与压力传感器连接，压力传感器与所述传动杆的底部连接，铸钢圆筒的侧壁上设有滑槽孔，光栅位移传感器位于铸钢圆筒外，光栅位移传感器连接一个连接杆，且连接杆穿过滑槽孔与所述传动杆连接，压力传感器和光栅位移传感器均与所述数据采集分析装置连接；围压模拟系统包括设置在所述密封法兰盘上的围压传输孔和围压施加系统，围压传输孔的一端与试验腔体连通，另一端与外界连通，围压传输孔的另一端与围压施加系统连接，围压施加系统能向所述试验腔体内施加油压或气压；窥镜采集系统包括多个窥镜，窥镜安装在所述密封法兰盘上，多个窥镜均匀分布在所述试样的周围，密封法兰盘上设有信号线孔，窥镜的导线穿过信号线孔与所述数据采集分析装置连接，多个窥镜用于采集所述试样的图像，所述钢制耐压腔的侧壁上设有多个视窗安装孔，每个视窗安装孔内安装一个耐压视窗，每个耐压视窗均包括钢制耐压外框和耐压钴玻璃，钢制耐压外框固定在视窗安装孔内，耐压钴玻璃固定在钢制耐压外框内；电荷采集系统包括设置在所述钢制耐压腔侧壁上的多个电荷探头安装孔、电荷探头和电极片，每个电荷探头安装孔内安装一个电荷探头，每个电荷探头连接一个电极片，电极片位于所述试样和钢制耐压腔内壁之间，电荷探头与所述数据采集分析装置连接；声发射信号采集系统包括固定在所述热塑套外表面的声发射探头，声发射探头的信号线穿过所述信号线孔与所述数据采集分析装置连接；应变采集系统包括固定在所述热塑套外表面的轴向引伸计和环向引伸计，轴向引伸计和环向引伸计的信号线穿过所述信号线孔与所述数据采集分析装置连接。所述钢制耐压腔包括腔体本体和腔体上盖；所述多个电荷探头安装孔和所述多个视窗安装孔均设置在所述腔体本体的侧壁上，所述密封法兰盘安装在所述腔体本体的底部，所述腔体本体的底部还设有连接法兰，所述底座上固定有多个举升油缸，多个举升油缸与所述连接法兰连接，所述腔体本体上设有安装孔，腔体上盖位于在安装孔内，所述上压头限位孔设置在所述腔体上盖上。所述腔体上盖设有排气阀，当所述围压施加系统通过所述围压传输孔向所述试验腔体内施加油压时，打开所述排气阀排出所述试验腔体内的空气。所述上压头和所述下压头的横截面为矩形或者圆形。所述电极片的材料为镍钴合金。所述钢制耐压腔侧壁上设有四个电荷探头安装孔，四个电荷探头安装孔沿着所述钢制耐压腔的周向均匀分布，每个电荷探头安装孔内均安装一个电荷探头。本技术中的可视化煤岩力学行为监测试验装置，通过对试样持续稳定的施加围压和轴向压力，能够模拟开采过程中长期处在高地应力环境下的煤岩体的受力情况，并且该监测试验装置能够采集试样整个受载过程中产生的各向应变信号、声发射信号、电信号以及试样的外观图像信号，根据各个信号可以得到试样长期演化破坏过程中的轴向和径向应变、试样破坏过程中的声发射信号和电荷信号的时空演化规律、观测试样的破坏过程，更有利于建立高地应力场对煤岩体的力学行为演化与失稳灾变的作用机制，揭示煤岩体动力灾害本源机理，为煤岩体动力灾害防治提供可靠的试验基础，根据试验基础建立相应的煤岩体失稳灾变判定及防治技术。附图说明图1是本技术提供的可视化煤岩力学行为监测试验装置的主视图；图2是本技术提供的安装了耐压视窗和电荷探头的腔体本体的截面图；图3是本技术提供的密封法兰盘的截面图；图4是本技术提供的密封法兰盘的俯视图。其中，1底座，2钢制耐压腔，3密封法兰盘，4传动杆，5上压头，6下压头，7试样，8上压头限位孔，9轴向液压油缸，10压力传感器，11轴向液压油缸的外壳，12铸钢圆筒，13滑槽孔，14中心杆，15腔体本体，16腔体上盖，17连接法兰，18举升油缸，19围压传输孔，20排气阀，21窥镜，22信号线孔，23视窗安装孔，24耐压视窗，25钢制耐压外框，26耐压钴玻璃，27电荷探头安装孔，28电荷探头，29电极片，30密封法兰盘上的螺丝孔。具体实施方式为了研究高地应力作用下的煤岩力学行为，并相应的建立煤岩体失稳灾变判定及防治技术，如图1至图4所示，本技术提供了一种可视化煤岩力学行为监测试验装置，该可视化煤岩力学行为监测试验装置包括底座1、安装在底座1上的试验腔体和轴向压力施加系统、围压施加系统、窥镜采集系统、电荷采集系统、声发射信号采集系统、应变采集系统和数据采集分析装置；试验腔体包括钢制耐压腔2和安装在钢制耐压腔2底部的密封法兰盘3，密封法兰盘3中间安装有传动杆4，钢制耐压腔2与密封法兰盘3形成的密闭空间内设有上压头5和下压头6，下压头6与传动杆4的顶部连接，试样7的一端固定在下压头6上，上压头5固定在试样7的另一端，钢制耐压腔2内设有上压头限位孔8，试样7的外表面包裹有热塑套；轴向压力施加系统包括轴向液压油缸9、压力传感器10和光栅位移传感器，轴向液压油缸9的外壳11底部与底座1固连，外壳11顶部与铸钢圆筒12的一端连接，铸钢圆筒12的另一端与密封法兰盘3连接，密封法兰盘3上设有多个螺丝孔30，使用螺丝穿过螺丝孔30以及铸钢圆筒12将铸钢圆筒12与密封法兰盘3连接起来，传动杆4和压力传感器10位于铸钢圆筒12内，轴向液压油缸9的活塞与压力传感器10连接，压力传感器10与传动杆4的底部连接，铸钢圆筒12的侧壁上设有滑槽孔13，光栅位移传感器位于铸钢圆筒12外，光栅位移传感器连接一个连接杆，且连接杆穿过滑槽孔13与传动杆4连接，压力传感器10和光栅位移传感器均与数据采集分析装置连接，通过压力传感器10和光栅位移传感器检测轴向液压油缸9的运动与载荷情况；为了更好的传递轴向压力，轴向液压油缸9的活塞、压力传感器10、传动杆4、上压头5、试样7和下压头6共轴布置，可以在传动杆4内安装一个中心杆14，中心杆14的中心轴线与下压头6、传动杆4、压力传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可视化煤岩力学行为监测试验装置，其特征在于，所述可视化煤岩力学行为监测试验装置包括底座、安装在底座上的试验腔体和轴向压力施加系统、围压施加系统、窥镜采集系统、电荷采集系统、声发射信号采集系统、应变采集系统和数据采集分析装置；试验腔体包括钢制耐压腔和安装在钢制耐压腔底部的密封法兰盘，密封法兰盘中间安装有传动杆，钢制耐压腔与密封法兰盘形成的密闭空间内设有上压头和下压头，下压头与传动杆的顶部连接，试样的一端固定在下压头上，上压头固定在试样的另一端，钢制耐压腔内设有上压头限位孔，试样的外表面包裹有热塑套；轴向压力施加系统包括轴向液压油缸、压力传感器和光栅位移传感器，轴向液压缸的外壳底部与所述底座固连，外壳顶部与铸钢圆筒的一端连接，铸钢圆筒的另一端与所述密封法兰盘连接，所述传动杆和所述压力传感器位于铸钢圆筒内，轴向液压油缸的活塞与压力传感器连接，压力传感器与所述传动杆的底部连接，铸钢圆筒的侧壁上设有滑槽孔，光栅位移传感器位于铸钢圆筒外，光栅位移传感器连接一个连接杆，且连接杆穿过滑槽孔与所述传动杆连接，压力传感器和光栅位移传感器均与所述数据采集分析装置连接；围压模拟系统包括设置在所述密封法兰盘上的围压传输孔和围压施加系统，围压传输孔的一端与试验腔体连通，另一端与外界连通，围压传输孔的另一端与围压施加系统连接，围压施加系统能向所述试验腔体内施加油压或气压；窥镜采集系统包括多个窥镜，窥镜安装在所述密封法兰盘上，多个窥镜均匀分布在所述试样的周围，密封法兰盘上设有信号线孔，窥镜的导线穿过信号线孔与所述数据采集分析装置连接，多个窥镜用于采集所述试样的图像，所述钢制耐压腔的侧壁上设有多个视窗安装孔，每个视窗安装孔内安装一个耐压视窗，每个耐压视窗均包括钢制耐压外框和耐压钴玻璃，钢制耐压外框固定在视窗安装孔内，耐压钴玻璃固定在钢制耐压外框内；电荷采集系统包括设置在所述钢制耐压腔侧壁上的多个电荷探头安装孔、电荷探头和电极片，每个电荷探头安装孔内安装一个电荷探头，每个电荷探头连接一个电极片，电极片位于所述试样和钢制耐压腔内壁之间，电荷探头与所述数据采集分析装置连接；声发射信号采集系统包括固定在所述热塑套外表面的声发射探头，声发射探头的信号线穿过所述信号线孔与所述数据采集分析装置连接；应变采集系统包括固定在所述热塑套外表面的轴向引伸计和环向引伸计，轴向引伸计和环向引伸计的信号线穿过所述信号线孔与所述数据采集分析装置连接。...

【技术特征摘要】
1.一种可视化煤岩力学行为监测试验装置，其特征在于，所述可视化煤岩力学行为监测试验装置包括底座、安装在底座上的试验腔体和轴向压力施加系统、围压施加系统、窥镜采集系统、电荷采集系统、声发射信号采集系统、应变采集系统和数据采集分析装置；试验腔体包括钢制耐压腔和安装在钢制耐压腔底部的密封法兰盘，密封法兰盘中间安装有传动杆，钢制耐压腔与密封法兰盘形成的密闭空间内设有上压头和下压头，下压头与传动杆的顶部连接，试样的一端固定在下压头上，上压头固定在试样的另一端，钢制耐压腔内设有上压头限位孔，试样的外表面包裹有热塑套；轴向压力施加系统包括轴向液压油缸、压力传感器和光栅位移传感器，轴向液压缸的外壳底部与所述底座固连，外壳顶部与铸钢圆筒的一端连接，铸钢圆筒的另一端与所述密封法兰盘连接，所述传动杆和所述压力传感器位于铸钢圆筒内，轴向液压油缸的活塞与压力传感器连接，压力传感器与所述传动杆的底部连接，铸钢圆筒的侧壁上设有滑槽孔，光栅位移传感器位于铸钢圆筒外，光栅位移传感器连接一个连接杆，且连接杆穿过滑槽孔与所述传动杆连接，压力传感器和光栅位移传感器均与所述数据采集分析装置连接；围压模拟系统包括设置在所述密封法兰盘上的围压传输孔和围压施加系统，围压传输孔的一端与试验腔体连通，另一端与外界连通，围压传输孔的另一端与围压施加系统连接，围压施加系统能向所述试验腔体内施加油压或气压；窥镜采集系统包括多个窥镜，窥镜安装在所述密封法兰盘上，多个窥镜均匀分布在所述试样的周围，密封法兰盘上设有信号线孔，窥镜的导线穿过信号线孔与所述数据采集分析装置连接，多个窥镜用于采集所述试样的图像，所述钢制耐压腔的侧壁上设有多个视窗安装孔，每个视窗安装孔内安装一个耐压视窗，每个耐压视窗均包括钢制耐压外框和耐压钴玻璃，钢制耐压外框固定在视窗安装孔内，耐压钴玻璃固...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖晓春，丁鑫，吴迪，潘一山，王磊，樊玉峰，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21