一种煤岩多场耦合监测试验装置制造方法及图纸

煤岩多场耦合监测试验装置，属于采矿技术领域。所述煤岩多场耦合监测试验装置包括底座、试验腔体、轴向压力施加系统、围压施加系统、孔隙流压模拟系统、温度施加系统、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；孔隙流压模拟系统包括设置在上压头上的第一孔隙流压口、设置在下压头上的第二孔隙流压口、设置在密封法兰盘上的第一流压传输孔和第二流压传输孔、流量计和流压施加系统；温度施加系统包括缠绕在热塑套表面的电控加热带；轴向压力施加系统包括轴向液压油缸和压力传感器。

【技术实现步骤摘要】
一种煤岩多场耦合监测试验装置
本技术涉及采矿
，特别涉及一种煤岩多场耦合监测试验装置。
技术介绍
煤、岩石长期力学行为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。近年来煤炭工业正式进入深部开采阶段，深部煤岩体不仅受到高地应力的作用，同时还会受到高渗透压和高地温的耦合作用，因此采矿工程活动改变了原岩应力的稳定性问题就尤为突显，进而诱发冲击地压和煤与瓦斯突出事故，因此对高地应力-高渗透压-高地温耦合作用下的煤岩体长期力学行为开展研究极为重要，有利于更科学的了解深部高应力、高渗透压力以及高地温环境下煤岩体的灾变孕育机制，更加合理的提出多参量监测方法并建立相应的煤体岩体失稳灾变判定及防治技术，对实现深部煤炭安全开采具有重要的科学意义和工程价值。目前关于煤岩体三轴力学行为试验装置相对较少，特别是能同时将孔隙流压和温度这两个影响因素开展煤体的长期强度试验的试验装置更为少见，而研究深部煤体岩体冲击地压孕育发生机理不仅需要从理论上研究，同时还需要开展相应的试验研究，因此研制一种可获得煤岩体在应力场、渗流场以及温度场多场耦合作用下的力学行为，并可实现监测其破裂过程中产生的物理信号的试验装置是十分必要的。
技术实现思路
本技术提供了一种煤岩多场耦合监测试验装置，所述煤岩多场耦合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、孔隙流压模拟系统、温度施加系统、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；孔隙流压模拟系统包括设置在上压头侧壁上的第一孔隙流压口、设置在下压头侧壁上的第二孔隙流压口、设置在所述密封法兰盘上的第一流压传输孔和第二流压传输孔、流量计和流压施加系统，第一孔隙流压口在上压头内延伸至上压头接近试样的端面，第二孔隙流压口在下压头内延伸至下压头接近试样的端面，第一孔隙流压口与第一流压传输孔连通，第一流压传输孔与外界气压或水压施加系统连接，第二孔隙流压口与第二流压传输孔连通，第二流压传输孔与流量计连接；围压模拟系统与所述试验腔体连通且能向所述试验腔体内施加油压或气压；温度施加系统包括缠绕在所述热塑套表面的电控加热带，所述密封法兰盘上还设有信号线孔，电控加热带的导线穿过信号线孔与所述数据采集分析装置连接；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，轴向引伸计和环形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；轴向压力施加系统包括轴向液压油缸和压力传感器，轴向液压油缸固定在所述底座上，轴向液压油缸与压力传感器连接，压力传感器与所述传动杆连接，压力传感器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。所述密封法兰盘的底部通过螺栓与铸钢圆筒连接，铸钢圆筒的底部通过螺栓与所述轴向液压油缸的外壳连接，所述轴向液压油缸的外壳固定在所述底座上，所述传动杆和所述压力传感器位于所述铸钢圆筒内。所述第一孔隙流压口与所述第一流压传输孔通过不锈钢管连通，所述第二孔隙流压口与所述第二流压传输孔通过不锈钢管连通。所述密封法兰盘为阶梯盘，阶梯盘直径较小的部分位于所述腔体本体内，阶梯盘直径较大的部分与腔体本体的连接法兰通过螺丝连接，第一流压传输孔的一端位于密封法兰盘直径较小部分的端面上，并且在密封法兰盘内延伸至密封法兰盘直径较大部分的侧壁上，第二流压传输孔的一端位于密封法兰盘直径较小部分的端面上，并且在密封法兰盘内延伸至密封法兰盘直径较大部分的侧壁上。所述上压头和所述下压头的横截面为矩形或者圆形。本技术中的煤岩多场耦合监测试验装置，通过对试样持续稳定的施加围压、轴向压力、孔隙流压以及对试样进行加热，能够模拟开采过程中长期处在高地应力、高渗透压以及高地温耦合作用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、声发射信号以及电信号，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，更有利于建立实际开采过程中受到多场耦合作用的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更加可靠的试验基础，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是本技术提供的煤岩多场耦合监测试验装置的主视图；图2是本技术提供的安装了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腔体本体，10腔体上盖，11连接法兰，12举升油缸，13轴向液压油缸，14压力传感器，15铸钢圆筒，16轴向液压油缸的外壳，17滑槽孔，18围压传输孔，19排气阀，20第一孔隙流压口，21第二孔隙流压口，22第一流压传输孔，23第二流压传输孔，24信号线孔，25电荷探头安装孔，26电荷探头，27电极片，29密封法兰盘上的螺丝孔。具体实施方式为了研究煤岩体长期在高地应力、高渗透压以及高地温耦合作用下的力学行为，如图1至图4所示，本技术提供了一种煤岩多场耦合监测试验装置，该煤岩多场耦合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、孔隙流压模拟系统、温度施加系统、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；钢制耐压腔2包括腔体本体9和腔体上盖10；密封法兰盘3安装在腔体本体9的底部，腔体本体9的底部还设有连接法兰11，底座1上固定有多个举升油缸12，多个举升油缸12与连接法兰11连接，腔体本体9上设有安装孔，腔体上盖10位于在安装孔内，上压头限位孔8设置在腔体上盖10上。轴向压力施加系统包括轴向液压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤岩多场耦合监测试验装置，其特征在于，所述煤岩多场耦合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、孔隙流压模拟系统、温度施加系统、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；孔隙流压模拟系统包括设置在上压头侧壁上的第一孔隙流压口、设置在下压头侧壁上的第二孔隙流压口、设置在所述密封法兰盘上的第一流压传输孔和第二流压传输孔、流量计和流压施加系统，第一孔隙流压口在上压头内延伸至上压头接近试样的端面，第二孔隙流压口在下压头内延伸至下压头接近试样的端面，第一孔隙流压口与第一流压传输孔连通，第一流压传输孔与外界气压或水压施加系统连接，第二孔隙流压口与第二流压传输孔连通，第二流压传输孔与流量计连接；围压模拟系统与所述试验腔体连通且能向所述试验腔体内施加油压或气压；温度施加系统包括缠绕在所述热塑套表面的电控加热带，所述密封法兰盘上还设有信号线孔，电控加热带的导线穿过信号线孔与所述数据采集分析装置连接；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，轴向引伸计和环形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；轴向压力施加系统包括轴向液压油缸和压力传感器，轴向液压油缸固定在所述底座上，轴向液压油缸与压力传感器连接，压力传感器与所述传动杆连接，压力传感器与所述数据采集分析装置连接。...

【技术特征摘要】
1.一种煤岩多场耦合监测试验装置，其特征在于，所述煤岩多场耦合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、孔隙流压模拟系统、温度施加系统、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；孔隙流压模拟系统包括设置在上压头侧壁上的第一孔隙流压口、设置在下压头侧壁上的第二孔隙流压口、设置在所述密封法兰盘上的第一流压传输孔和第二流压传输孔、流量计和流压施加系统，第一孔隙流压口在上压头内延伸至上压头接近试样的端面，第二孔隙流压口在下压头内延伸至下压头接近试样的端面，第一孔隙流压口与第一流压传输孔连通，第一流压传输孔与外界气压或水压施加系统连接，第二孔隙流压口与第二流压传输孔连通，第二流压传输孔与流量计连接；围压模拟系统与所述试验腔体连通且能向所述试验腔体内施加油压或气压；温度施加系统包括缠绕在所述热塑套表面的电控加热带，所述密封法兰盘上还设有信号线孔，电控加热带的导线穿过信号线孔与所述数据采集分析装置连接；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...

【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