煤岩试样变形与渗透率同步测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种煤岩试样变形与渗透率同步测量装置和测量方法，所述煤岩试样变形与渗透率同步测量装置包括底座、进气组件、出气组件、试样组件和成像组件，进气组件包括进气管道、第一光源、第一探测器和第一光通道，进气管道的第一端与气源连接，进气管道的至少部分位于第一光通道内，出气组件包括出气管道、第二光源、第二探测器和第二光通道，出气管道的至少部分位于第二光通道内，试样组件包括试样容器，试样容器的两端分别与进气管道和出气管道连通，成像组件包括镜头和第三探测器。本发明专利技术利用光学测量方法同时对煤岩试样的变形和渗透率进行测量，不仅提供持续时间内完整量化数据，且可以测量不同气压对煤岩试样的变形和渗透率的影响。渗透率的影响。渗透率的影响。

【技术实现步骤摘要】
煤岩试样变形与渗透率同步测量装置及测量方法


[0001]本专利技术属于测量设备
，尤其涉及一种煤岩试样变形与渗透率同步测量装置及测量方法。

技术介绍

[0002]在煤炭开采过程中，随着开采深度的增加，煤层高瓦斯内能与煤岩系统的相互作用逐渐显著，为了研究气体压力对煤岩变形的影响，通常在开采区域采集煤岩试验，并通过煤岩变形
‑
渗透率同步测量系统对煤岩的变形和渗透率进行测量，通过试验测量数据对开采过程提供参考，提高开采过程的可靠性和安全性。
[0003]相关技术中，常见的变形和渗透率的测量一般都是针对待研究区域的煤岩试样进行，通过在煤岩试样表面粘贴应变片，在试验过程中记录煤岩沿轴向和径向的变形量，通过测量煤岩试样两端的大气压力变化，可以对煤岩试样的渗透率进行测量。但这种方法只能对煤岩试样的局部进行测量，其测量值不能反映煤岩试样整体的变形量，具有一定的局限性，且不同应变片的参数不同导致多次测量产生重复性误差，重复性差。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种煤岩试样变形与渗透率同步测量装置，该煤岩试样变形与渗透率同步测量装置利用光学测量方法同时对煤岩试样的变形和煤岩试样的渗透率进行测量，不仅可以提供完整的量化数据，且可以实时改变进气端的气压来测量不同气压对煤岩试样的变形和渗透率的影响。
[0005]本专利技术第二方面的实施例还提出了一种煤岩试样变形测量方法。
[0006]本专利技术第三方面的实施例还提出了一种煤岩试样渗透率测量方法。
[0007]本专利技术第一方面实施例的煤岩试样变形与渗透率同步测量装置包括底座、进气组件、出气组件、试样组件和成像组件。所述进气组件固定连接于所述底座，所述进气组件包括进气管道、第一光源、第一探测器和第一光通道，所述进气管道的第一端与气源连接，所述进气管道的至少部分位于所述第一光通道内，所述第一光源和所述第一探测器分别连接于所述第一光通道的两端，所述第一光源所发出的光信号贯穿所述进气管道并由所述第一探测器接收。
[0008]所述出气组件固定连接于所述底座，所述出气组件包括出气管道、第二光源、第二探测器和第二光通道，所述出气管道的至少部分位于所述第二光通道内，所述第二光源和所述第二探测器分别连接于所述第二光通道的两端，所述第二光源所发出的光信号贯穿所述出气管道并由所述第二探测器接收。
[0009]所述试样组件包括试样容器，所述试样容器用于存放煤岩试样，所述试样容器的第一端与所述进气管道的第二端连通，所述试样容器的第二端与所述出气管道的第二端连通，且所述试样容器以所述进气管道或所述出气管道的轴线为回转中心可转动。
[0010]所述成像组件固定连接于所述底座，所述成像组件包括镜头和第三探测器，所述镜头用于将所述试样容器内的煤岩成像至所述第三探测器。
[0011]本专利技术实施例的煤岩试样变形与渗透率同步测量装置通过进气组件和出气组件的设置，将管道内的气体压强与管道内的气体对激光的吸收率和探测器的信号值之间建立比例关系，从而建立渗透率和探测器信号之间的关系，提高探测的实时性和可靠性；通过成像组件的设置，在将试样容器旋转时对煤岩试样进行完整的尺寸测量，可以提供持续时间内完整量化数据，且可以在不同试验工况下进行多次测量，提高实时性和重复测量精度，提高试验效率；进气组件和出气组件使用能量测量对煤岩试样的渗透率进行测量，成像组件使用可见光成像对煤岩试样的变形量进行测量，两者的测量原理和位置均不相同且彼此间互不干扰，因此可以在相同的条件下同时对煤岩试样的渗透率和变形量进行连续、实时地测量，不仅减少了操作步骤，同时也保证了测量煤岩试样渗透率和变形量时，煤岩试样严格处于同一环境下。
[0012]在一些实施例中，所述进气组件还包括第一测量座和第一扩束镜组，所述第一测量座固定连接于所述底座，所述第一光源、所述第一扩束镜组、所述进气管道和所述第一探测器均安装于所述第一测量座，且所述第一测量座将所述进气管道和所述第一光通道遮挡以减少杂散光，所述第一光源、所述第一扩束镜组和所述第一探测器沿所述第一光通道的轴线在所述第一光通道上间隔排布，所述第一扩束镜组用于将所述第一光源的光进行扩束和准直。
[0013]在一些实施例中，所述出气组件还包括第二测量座和第二扩束镜组，所述第二测量座固定连接于所述底座，所述第二光源、所述第二扩束镜组、所述出气管道和所述第二探测器均安装于所述第二测量座，且所述第二测量座将所述出气管道和所述第二光通道遮挡以减少杂散光，所述第二光源、所述第二扩束镜组和所述第二探测器沿所述第二光通道的轴线在所述第二光通道上间隔排布，所述第二扩束镜组用于将所述第二光源的光进行扩束和准直。
[0014]在一些实施例中，所述试样组件还包括第一动密封圈、第一径向密封圈、第二动密封圈和第二径向密封圈。
[0015]所述第一动密封圈和所述第一径向密封圈均套设在所述进气管道上，所述第一动密封圈的内周面和所述第一径向密封圈的内周面均与所述进气管道的外壁相抵，所述第一密封圈的外周面和所述第一径向密封圈的外周面均与所述试样容器的内壁相抵。
[0016]所述第二动密封圈和所述第二径向密封圈均套设在所述出气管道上，所述第二动密封圈的内周面和所述第二径向密封圈的内周面均与所述出气管道的外壁相抵，所述第二密封圈的外周面和所述第二径向密封圈的外周面均与所述试样容器的内壁相抵。
[0017]在一些实施例中，所述试样组件还包括第一支架、第二支架、第一轴承套、第二轴承套、第一轴承、第二轴承、第一轴承压盖和第二轴承压盖。
[0018]所述第一支架和所述第二支架分别位于所述试样容器长度方向的两侧，所述第一支架和所述第二支架均固定连接于所述底座。
[0019]所述第一轴承套和所述第二轴承套分别位于所述试样容器长度方向的两端，所述试样容器的两端分别连接在所述第一轴承套和所述第二轴承套内。
[0020]所述第一轴承和所述第二轴承分别位于所述试样容器长度方向的两端，所述第一
轴承与所述第一轴承套相连，所述第一轴承固定连接于所述第一支架，所述第二轴承与所述第二轴承套相连，所述第二轴承固定连接于所述第二支架。
[0021]所述第一轴承压盖固定连接于所述第一支架，且所述第一轴承压盖将所述第一轴承压紧在所述第一支架上，所述第二轴承压盖固定连接于所述第二支架，且所述第二轴承压盖将所述第二轴承压紧在所述第二支架上。
[0022]在一些实施例中，所述成像组件还包括相机支架，所述相机支架固定连接于所述底座，所述镜头和所述第三探测器固定连接于所述相机支架。
[0023]在一些实施例中，所述煤岩试样变形与渗透率同步测量装置还包括电机和传动机构，所述电机固定连接于所述底座，所述传动机构分别与所述电机和所述试样容器连接，所述电机经所述传动机构驱动所述试样容器沿所述试样容器的周向旋转。
[0024]在一些实施例中，所述传动机构包括主动带轮、从动带轮和同步带，所述主动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤岩试样变形与渗透率同步测量装置，其特征在于，包括：底座；进气组件，所述进气组件固定连接于所述底座，所述进气组件包括进气管道、第一光源、第一探测器和第一光通道，所述进气管道的第一端与气源连接，所述进气管道的至少部分位于所述第一光通道内，所述第一光源和所述第一探测器分别连接于所述第一光通道的两端，所述第一光源所发出的光信号贯穿所述进气管道并由所述第一探测器接收；出气组件，所述出气组件固定连接于所述底座，所述出气组件包括出气管道、第二光源、第二探测器和第二光通道，所述出气管道的至少部分位于所述第二光通道内，所述第二光源和所述第二探测器分别连接于所述第二光通道的两端，所述第二光源所发出的光信号贯穿所述出气管道并由所述第二探测器接收；试样组件，所述试样组件包括试样容器，所述试样容器用于存放煤岩试样，所述试样容器的第一端与所述进气管道的第二端连通，所述试样容器的第二端与所述出气管道的第二端连通，且所述试样容器以所述进气管道或所述出气管道的轴线为回转中心可转动；成像组件，所述成像组件固定连接于所述底座，所述成像组件包括镜头和第三探测器，所述镜头用于将所述试样容器内的煤岩成像至所述第三探测器。2.根据权利要求1所述的煤岩试样变形与渗透率同步测量装置，其特征在于，所述进气组件还包括第一测量座和第一扩束镜组，所述第一测量座固定连接于所述底座，所述第一光源、所述第一扩束镜组、所述进气管道和所述第一探测器均安装于所述第一测量座，且所述第一测量座将所述进气管道和所述第一光通道遮挡以减少杂散光，所述第一光源、所述第一扩束镜组和所述第一探测器沿所述第一光通道的轴线在所述第一光通道上间隔排布，所述第一扩束镜组用于将所述第一光源发出的光进行扩束和准直。3.根据权利要求1所述的煤岩试样变形与渗透率同步测量装置，其特征在于，所述出气组件还包括第二测量座和第二扩束镜组，所述第二测量座固定连接于所述底座，所述第二光源、所述第二扩束镜组、所述出气管道和所述第二探测器均安装于所述第二测量座，且所述第二测量座将所述出气管道和所述第二光通道遮挡以减少杂散光，所述第二光源、所述第二扩束镜组和所述第二探测器沿所述第二光通道的轴线在所述第二光通道上间隔排布，所述第二扩束镜组用于将所述第二光源发出的光进行扩束和准直。4.根据权利要求1所述的煤岩试样变形与渗透率同步测量装置，其特征在于，所述试样组件还包括：第一动密封圈和第一径向密封圈，所述第一动密封圈和所述第一径向密封圈均套设在所述进气管道上，所述第一动密封圈的内周面和所述第一径向密封圈的内周面均与所述进气管道的外壁相抵，所述第一密封圈的外周面和所述第一径向密封圈的外周面均与所述试样容器的内壁相抵；第二动密封圈和第二径向密封圈，所述第二动密封圈和所述第二径向密封圈均套设在所述出气管道上，所述第二动密封圈的内周面和所述第二径向密封圈的内周面均与所述出气管道的外壁相抵，所述第二密封圈的外周面和所述第二径向密封圈的外周面均与所述试样容器的内壁相抵。5.根据权利要求1所述的煤岩试样变形与渗透率同步测量装置，其特征在于，所述试样组件还包括：
第一支架和第二支架，所述第一支架和所述第二支架分别位于所述试样容器长度方向的两侧，所述第一支架和所述第二支架均固定连接于所述底座；第一轴承套和第二轴承套，所述第一轴承套和所述第二轴承套分别位于所述试样容器长度方向的两端，所述试样容器的两端分别连接在所述第一轴承套和所述第二轴承套内；第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承分别位于所述试样容器长度方向的两端，所述第一轴承与所述第一轴承套相连，所述第一轴承固定连接于所述第一支架，所述第二轴承与所述第二轴承套相连，所述第二轴承固定连接于所述第二支架；第一轴承压盖和第二轴承压盖，所述第一轴承压盖固定连接于所述第一支架，且所述第一轴承压盖将所述第一轴承压紧在所述第一支架上，所述第二轴承压盖固定连接于所述第二支架，且所述第二轴承压盖将所述第二轴承压紧在所述第二支架上。6.根据权利要求1所述的煤岩试样变形与渗透率同步测量装置，其特征在于，所述成像组件还包括相机支架，所述相机支架固定连接于所述底座，所述镜头和所述第三探测器固定连接于所述相机支架。7.根据权利要求1所述的煤岩试样变形与渗透率同步测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，齐庆杰，杜伟升，刘文岗，
申请(专利权)人：煤炭科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：