一种煤岩抗张强度致裂实验探头及装配方法组成比例

本发明专利技术属于煤矿生产技术领域，公开了一种煤岩抗张强度致裂实验探头及装配方法，气胀管内部套设有无缝钢管，无缝钢管外侧左端开设有通孔，无缝钢管左端一体成型有滑动套管内管，滑动套管内管外侧套设有位于气胀管内侧的滑动套管，无缝钢管右端一体成型有液压油泵接头，滑动套管内管外侧左端开设有多道密封圈卡槽，密封圈卡槽内卡设有密封圈。本发明专利技术采用活塞式结构不受煤岩结构及厚度限制，采用气胀管为膨胀体，承压可达5MPA以上，采用套筒致裂法对煤岩抗张强度进行了系统的测试，系统地分析了煤岩抗张强度值的分布特征，评价了煤岩抗张强度的差异性及其形成原因，为地下工程应用煤岩的抗张强度指标提供科学依据。

An experimental probe and assembly method of coal rock tensile strength cracking

【技术实现步骤摘要】
一种煤岩抗张强度致裂实验探头及装配方法
本专利技术属于煤矿生产
，尤其涉及一种煤岩抗张强度致裂实验探头及装配方法。
技术介绍
目前，业内最接近的现有技术是：在煤矿生产及防治水工作中，合理留设防隔水煤柱对煤矿安全生产和合理开发煤炭资源都是十分重要的。防隔水煤柱的留设计算中，煤层抗张强度是最重要的计算参数之一，其值的大小直接影响到煤柱的尺寸。抗张强度值小，则所需煤柱宽度大，造成资源浪费；反之，则存在安全隐患，对开采不利。现有致裂法对煤岩进行致裂实验缺点是受煤岩结构及厚度的限制，一个探头只能对应与其相同厚度的煤岩，若遇到不同厚度的煤岩则需要准备与其厚度相等的探头实验成本大大提高，现有探头使用普通橡胶管承压小，有效膨胀范围小，耐压最大2MPA，对于松软结构煤岩可满足要求，但对于完整结构煤岩其测试范围远远达不到实验要求。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)现有致裂法对煤岩进行致裂实验受煤岩结构及厚度的限制，不同厚度的煤岩则需要准备多个不同的探头，实验成本大大提高。(2)现有探头使用普通橡胶管承压小，有效膨胀范围小，耐压最大2MPA远远达不到实验要求。(3)现有探头因其尺寸固定所测试样也只能按探头固定长度来检测，不能灵活的对应不同试样。(4)现有探头膨胀材料可靠性差，使用周期短，更换膨胀管费时费力，且更换探头频繁实验效率较低。(5)现有探头适用于煤体结构较为松软，强度低的煤样，对于完整结构强度高的煤样不适用。解决上述技术问题的难度：难度在于要解决上述问题就必须设计一种新式探头，可靠性高且能够实现能重复使用，可应对不同结构及不同尺寸试样，承压大，方便维修。解决上述技术问题的意义：新式探头大大的缩短了实验周期，提高了实验效率，对试样的要求大大降低，可测范围增加，原来探头仅适用于强度较低的结构破碎煤块，新探头由于测试范围增大，还可测试强度高的完整结构煤样。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种煤岩抗张强度致裂实验探头及装配方法。本专利技术是这样实现的，一种煤岩抗张强度致裂实验探头设置有：气胀管；所述气胀管内部套设有无缝钢管，无缝钢管外侧左端开设有通孔，无缝钢管左端一体成型有滑动套管内管，滑动套管内管外侧套设有位于气胀管内侧的滑动套管，无缝钢管右端一体成型有液压油泵接头。进一步，所述滑动套管内管外侧左端开设有多道密封圈卡槽，密封圈卡槽内卡设有密封圈。进一步，所述气胀管外侧两端分别套设紧固有金属卡箍。本专利技术的另一目的在于提供一种煤岩抗张强度致裂实验探头的装配方法，所述煤岩抗张强度致裂实验探头的装配方法具体包括：(1)，使用无缝钢管加工，无缝钢管一端加工出与液压油泵相连的液压油泵接头，剩余部分加工到无缝钢管直径的一半；(2)，无缝钢管另一端切出一段滑动套管内管，并切出3道槽安装密封圈；(3)，加工套筒部分，套筒内壁光滑；(4)，安装气胀管，气胀管两头使用金属箍圈住使用液压扣管机密封；(5)，通过液压油泵与液压油泵接头连接，向探头内注油，液压油从直径通孔内挤出，使气胀管向外膨胀，挤裂煤岩，当气胀管膨胀外径增加时，滑动套管向内滑动套设在滑动套管内管外侧。进一步，步骤(1)或步骤(2)中，所述无缝钢管长度为150MM，直径为20MM。进一步，步骤(4)中，所述气胀管长度为60MM，内孔孔径为6MM。进一步，步骤(5)中，所述通孔直径为2mm。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术采用活塞式结构不受煤岩厚度及结构限制，采用气胀管为膨胀体，承压可达5MPA以上。如图3(a)所示。如图4所示。表1新旧探头实验对比表P0-破裂压力，⊥-表示钻孔垂直层理方位、b-钻孔中心至侧边的最小距离、h-钻孔深度、b1-钻孔中心至侧边的最大距离，钻孔半径为10mm。煤体结构差异是导致其强度不同的关键原因，完整块状结构煤岩强度高于破碎结构煤岩强度。时间差异主要是旧款探头需用扎带多次捆扎，提高密封性。采用套筒致裂法对煤岩抗张强度进行了系统的测试，系统地分析了不同尺寸、不同煤体结构煤岩抗张强度值的分布特征，评价了煤岩抗张强度的差异性及其原因，为地下工程应用煤岩的抗张强度指标提供科学依据。附图说明图1是本专利技术实施例提供的煤岩抗张强度致裂实验探头结构示意图；图中：1、无缝钢管；2、液压油泵接头；3、气胀管；4、金属卡箍；5、滑动套管；6、滑动套管内管；7、密封圈卡槽；8、密封圈；9、通孔。图2本专利技术实施例提供的煤岩抗张强度致裂实验探头的装配方法流程图。图3本专利技术实施例提供的改进后伸缩式探头与现有技术原有探头图。图中：(a)、本专利技术改进后伸缩式探头；(b)、现有技术原有探头；出油口，固定测试长度，需根据样品厚度做不同探头；采用扎带固定密封端头，费时费事。为了密封效果好，不漏油，需用多条扎带进行捆扎。图4本专利技术实施例提供的新旧探头实验对比图。图中：(a)本专利技术中应用的完整结构煤岩；(b)现有技术应用的构造煤(鳞片状)；(c)本专利技术新探头致裂；(d)现有技术致裂平面图；(e)本专利技术应用中，破裂后，结构完整、面平整；(f)现有技术应用后，致裂剖面图，破碎结构、面呈粉末状。图5本专利技术实施例提供的装置试验整体图。图6本专利技术实施例提供的套筒致裂实验室测试过程图。图中：a、煤样钻孔；b、钻孔结束；c、致裂段安装入孔；d、加载致裂。图7本专利技术实施例提供的部分煤样套筒劈裂试验结果图。图中：a、1#样试验前；b、1#样致裂平面图；c、1#样致裂剖面图；d、2#样试验前；e2#样致裂平面图；f、2#样致裂剖面图；g、3#试样试验前；h、3#样致裂平面图；i、3#样致裂剖面图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例提供的煤岩抗张强度致裂实验探头包括：无缝钢管1、液压油泵接头2、气胀管3、金属卡箍4、滑动套管5、滑动套管内管6、密封圈卡槽7、密封圈8、通孔9。气胀管3内部套设有无缝钢管1，无缝钢管1外侧左端开设有通孔9，无缝钢管1左端一体成型有滑动套管内管6，滑动套管内管6外侧套设有位于气胀管3内侧的滑动套管5，无缝钢管1右端一体成型有液压油泵接头2。在本专利技术实施例中，滑动套管5内管外侧左端开设有多道密封圈卡槽7，密封圈卡槽7内卡设有密封圈8。在本专利技术实施例中，气胀管3外侧两端分别套设紧固有金属卡箍4。如图2所示，本专利技术实施例提供的煤岩抗张强度致裂实验探头的装配方法具体包括：S201：使用无缝钢管加工，无缝钢管一端加工出与液压油泵相连的液压油泵接头，其余部分加工到无缝钢管直径的一半。S202：无缝钢管另一端切出一段滑动套管内管，并切出3道槽安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤岩抗张强度致裂实验探头，其特征在于，所述煤岩抗张强度致裂实验探头设置有：/n气胀管；/n所述气胀管内部套设有无缝钢管，无缝钢管外侧左端开设有通孔，无缝钢管左端一体成型有滑动套管内管，滑动套管内管外侧套设有位于气胀管内侧的滑动套管，无缝钢管右端一体成型有液压油泵接头。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤岩抗张强度致裂实验探头，其特征在于，所述煤岩抗张强度致裂实验探头设置有：
气胀管；
所述气胀管内部套设有无缝钢管，无缝钢管外侧左端开设有通孔，无缝钢管左端一体成型有滑动套管内管，滑动套管内管外侧套设有位于气胀管内侧的滑动套管，无缝钢管右端一体成型有液压油泵接头。


2.如权利要求1所述的煤岩抗张强度致裂实验探头，其特征在于，所述滑动套管内管外侧左端开设有多道密封圈卡槽，密封圈卡槽内卡设有密封圈。


3.如权利要求1所述的煤岩抗张强度致裂实验探头，其特征在于，所述气胀管外侧两端分别套设紧固有金属卡箍。


4.一种如权利要求1-3任意一项所述的煤岩抗张强度致裂实验探头的装配方法，其特征在于，所述煤岩抗张强度致裂实验探头的装配方法包括：
(1)，使用无缝钢管加工，无缝钢管一端加工出与液压油泵相连的液压油泵接头，剩余部分加工到无缝钢管直...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟晓荣，毕尧山，王广涛，胡儒，吴基文，戚翔，刘伟，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34