一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置，该装置包括液压伺服控制系统、金属压杆、屏蔽盒体、金属压块、岩样、静电仪、应变式传感器和应变仪；金属压杆一端与液压伺服控制系统相连，另一端穿过屏蔽盒体的顶部与金属压块相连；金属压块和岩样均置于屏蔽盒体内的中心位置；金属压块包括上下金属压块，岩样放置在上下金属压块之间；上金属压块与金属压杆之间以及下金属压块与屏蔽盒体底部相接触的位置均设有绝缘片；静电仪包括第一静电仪和第二静电仪；第一静电仪与上金属压块相连；第二静电仪与下金属压块相连；应变式传感器固定在岩样上，应变式传感器与应变仪相连。该装置可以开展不同煤层顶板岩样产电能力测试实验。测试实验。测试实验。

【技术实现步骤摘要】
一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置


[0001]本技术涉及一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置，属于煤矿顶板动力灾害防治


技术介绍

[0002]岩石在应力刺激作用下会产生电效应，其中花岗岩、玄武岩等岩浆岩在应力作用下的产生强烈的电磁效应，可以解释地震过程中形成的高频电磁辐射、以及由此产生的地震光、电离层的扰动等现象，并且为地震产生的预测预报提供条件。煤矿顶板岩石在采动过程中，由于扰动作用而产生应力集中、岩石变形、破裂，甚至发生“岩爆”，这些煤层顶板变形破裂过程中伴随电荷的产生与移动，从而形成电磁辐射，而实际上，为了产生任何形式的电磁辐射，必须存在移动电荷，这些电荷要么在空间域内移动，要么在时间域内涨落。在进行采煤过程中，工作面顶板岩石会受区域性应力作用使得出现电荷的积聚及移动，不同煤层顶板受应力作用的产电能力又有差别，检测不同煤层顶板产电能力，可以为煤层顶板的所受的应力变化，以及损伤破裂做出预测，为采煤过程中的顶板动力灾害提供预测预报。
[0003]因此，急需一种能表征煤层顶板受载产电能力的实验装置的新型技术。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本技术提供一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置，能够获得不同的煤层顶板在受载时产生的电流和电压，通过上述的分析计算煤层顶板的产电强度并评估产电能力，有助于预测煤矿井下岩体动力灾害。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置，包括液压伺服控制系统、金属压杆、屏蔽盒体、金属压块、岩样、静电仪、应变式传感器和应变仪；
[0006]所述液压伺服控制系统与金属压杆相连，用于控制金属压杆以不同的加载速率竖直向下进行加载运动作用于岩样上，同时记录加载过程中的应力；
[0007]所述金属压块和岩样均置于所述屏蔽盒体内的中心位置；所述金属压块包括上金属压块和下金属压块，所述岩样放置在上金属压块和下金属压块之间；
[0008]所述金属压杆一端与所述液压伺服控制系统相连，另一端穿过所述屏蔽盒体的顶部与上金属压块相连；所述屏蔽盒体的顶部中心位置设有通孔，所述金属压杆穿过通孔伸入屏蔽盒体内部，金属压杆与通孔之间通过活塞密封结构滑动密封；
[0009]所述上金属压块与金属压杆之间，以及下金属压块与屏蔽盒体底部相接触的位置均设有绝缘片；
[0010]所述静电仪包括第一静电仪和第二静电仪；所述第一静电仪与上金属压块通过屏蔽线缆相连，用于测试岩样加载过程中产生的电压；所述第二静电仪与下金属压块通过屏蔽线缆相连，用于测试岩样加载过程中产生的电流；
[0011]所述应变式传感器粘贴固定在岩样中心表面，所述应变式传感器通过屏蔽线缆与
所述应变仪的正极相连，所述应变仪用于记录岩样加载过程中的应变。
[0012]进一步的，所述屏蔽盒体为由导磁材料制成的长方体结构，其中一面设有可开关的门，用于方便放置金属压块、绝缘片和岩样。
[0013]进一步的，可开关的门上设有透明观察窗，所述透明观察窗的材质为导磁玻璃。
[0014]进一步的，所述屏蔽盒体内壁还设置有金属网，用于进一步加强屏蔽效果。
[0015]进一步的，所述金属网的材料是网格尺寸为200目的斜纹铜网，铜网的丝径为0.05mm。
[0016]进一步的，所述上金属压块下表面与下金属压块上表面均设有与岩样上下表面相匹配的凹槽。
[0017]进一步的，所述上金属压块和下金属压块的侧面上均粘贴有铜胶带，用于将屏蔽线缆粘贴固定在金属压块上；粘覆在上金属压块的铜胶带和粘覆在下金属压块的铜胶带在同一轴线上。
[0018]进一步的，所述铜胶带的一面粘覆铜箔，另一面贴覆离型膜；铜胶带粘覆有铜箔的一面贴于金属压块的表面；所述铜胶带两面电阻测试值均为零。
[0019]进一步的，所述第一静电仪和第二静电仪的正极均与屏蔽线缆相连接，负极接地；
[0020]所述屏蔽盒体其中一面连接有接地铜皮，用于屏蔽盒体接地；
[0021]所述第一静电仪和所述第二静电仪均与电脑相连。
[0022]进一步的，所述绝缘片为电阻值大于2.4MΩ，直径为80mm的圆形片；所述第一静电仪和第二静电仪的电流测试范围均为10pA～10A，电压测试范围均为100pV
‑
100V；所述应变仪测试应变范围为0～
±
60000微应变。
[0023]与现有技术相比，本技术的有益效果是:
[0024]本技术公开了一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置，适用于坚硬煤层顶板岩体产电能力的检测。该实验装置包括液压伺服控制系统、金属压杆、屏蔽盒体、金属压块、岩样、静电仪、应变式传感器和应变仪。所述岩样置于上下两个金属压块之间，所述的液压伺服控制系统可以记录岩样加载过程中的应力和应变，所述的屏蔽盒体可以屏蔽外界电磁干扰，所述屏蔽线缆可以有效屏蔽噪声，该实验装置通过加载煤层顶板岩石样品至破裂，两个静电仪分别记录岩样破裂过程中产生的电流和电压，最终计算煤层顶板的产电强度并评估产电能力；本技术可以开展不同煤层顶板岩样产电能力测试实验，可以真实准确地模拟煤矿井下不同类型的岩体受压后产电并引发次生灾害的能力。采用本技术装置可以实现实验室对煤层顶板产电并引发次生灾害的能力，有助于预测煤矿井下岩体动力灾害。
附图说明
[0025]图1是本技术的结构示意图；
[0026]图2是本技术中屏蔽盒体立体示意图。
[0027]图中：1、金属压杆，2、屏蔽盒体，31、上金属压块，32、下金属压块，4、绝缘片，5、岩样，6、铜胶带，7、金属网，8、屏蔽线缆，91、第一静电仪，92、第二静电仪，10、电脑，11、液压伺服控制系统，12、应变式传感器，13、应变仪，14、接地铜皮。
具体实施方式
[0028]为了加深对本技术的理解，下面结合附图对本技术进一步说明，该实施例仅用于解释本技术，并不对本技术的保护范围构成限定。
[0029]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0030]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置，其特征在于，包括液压伺服控制系统、金属压杆、屏蔽盒体、金属压块、岩样、静电仪、应变式传感器和应变仪；所述液压伺服控制系统与金属压杆相连，用于控制金属压杆以不同的加载速率竖直向下进行加载运动作用于岩样上，同时记录加载过程中的应力；所述金属压块和岩样均置于所述屏蔽盒体内的中心位置；所述金属压块包括上金属压块和下金属压块，所述岩样放置在上金属压块和下金属压块之间；所述金属压杆一端与所述液压伺服控制系统相连，另一端穿过所述屏蔽盒体的顶部与上金属压块相连；所述屏蔽盒体的顶部中心位置设有通孔，所述金属压杆穿过通孔伸入屏蔽盒体内部，金属压杆与通孔之间通过活塞密封结构滑动密封；所述上金属压块与金属压杆之间，以及下金属压块与屏蔽盒体底部相接触的位置均设有绝缘片；所述静电仪包括第一静电仪和第二静电仪；所述第一静电仪与上金属压块通过屏蔽线缆相连，用于测试岩样加载过程中产生的电压；所述第二静电仪与下金属压块通过屏蔽线缆相连，用于测试岩样加载过程中产生的电流；所述应变式传感器粘贴固定在岩样中心表面，所述应变式传感器通过屏蔽线缆与所述应变仪的正极相连，所述应变仪用于记录岩样加载过程中的应变。2.根据权利要求1所述的一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置，其特征在于，所述屏蔽盒体为由导磁材料制成的长方体结构，其中一面设有可开关的门，用于方便放置金属压块、绝缘片和岩样。3.根据权利要求2所述的一种表征煤层顶板受载产电能力的实验装置，其特征在于，可开关的门上设有透明观察窗，所述透明观察窗的材质为导磁玻璃。4.根据权利要求2或3所述的一种表征煤层顶板受载产电能力的实...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，林志军，鲁义，李贺，李东雨，吕欢，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：