碎胀储水特性测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种碎胀储水特性测试装置及方法，包括测试本体，测试本体具有围压腔

【技术实现步骤摘要】
碎胀储水特性测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及煤炭开采领域，具体而言，涉及一种碎胀储水特性测试装置及方法
。

技术介绍

[0002]煤矿地下水库的水资源循环利用技术体系提出，利用煤炭开采形成的采空区作为水资源储存和净化的空间，将采动破坏的水资源汇集并储存至井下采空区，可实现煤炭开采水资源的有效保护与循环利用
。
其中，煤层开采后，上覆岩层垮落
、
体积膨胀，形成的空隙和裂隙是主要的储水空间
。
因此，表征岩体破碎后体积膨胀的指标
(
碎胀系数
)
以及表征岩体储水能力的指标
(
储水系数
)
，对于地下水库库容的确定意义重大
。
[0003]对于近水平煤层，采空区上覆岩层处于“砌体梁”受力状态，在垂直荷载导致的压应力
、
剪应力和弯曲应力作用下发生破断
、
碎胀
。
其碎胀特性和储水特性主要取决于岩体块度及排列堆积方式，由岩层性质
、
开采工艺参数
、
矿山压力等因素决定
。
在实验室条件下，综合考虑上述因素，高度还原采空区岩体块度及堆积方式，才可以保证测试数据的精确性
。
为此，出现了多种测试装置与测试方法：
[0004]例如，提供了一种煤矿地下水库储水系数测定装置，包括内装有相似模拟材料岩体的试验箱，其一侧通过输水管连接于储水仓，另一侧通过出水管连接于储水量监测设备，顶部放置有加压板，并通过加压杆和杠杆连接于加压设备
。
该装置能够模拟储水采空区顶板压力环境，测得顶板压力作用下的储水系数
。
然而，该装置采用与原岩孔裂隙结构差异很大的岩体相似材料
(
岩性差异大
)
，未考虑现场的开采工艺参数，给顶板施加顶部应力环境为均匀荷载，严重影响了测试数据的精确性和有效性
。
[0005]例如，提供了一种碎胀系数测定装置
、
方法及吸水率的测量方法，其测定装置包括相互连通的第一容器和第二容器
、
增压部件
、
动力部件，基于连通器原理，通过完整岩块和岩石碎块的体积测量，实现碎胀系数和吸水率的测量
。
然而，该装置和方法未考虑现场的开采工艺参数和矿山压力，严重影响了测试数据的精确性和有效性
。
[0006]例如，提供了一种煤系岩石残余碎胀系数测量方法及系统，步骤1，测量原始体积；步骤2，将待测岩石放入捣碎筒中；通过落锤捣碎筒内破碎岩石，直至待测岩石的破碎块度满足要求；将待测岩石碎块放入分样筛中进行分选；步骤3，将待测岩石碎块放入施压圆筒内；通过分离式液压千斤顶对待测岩石碎块施加应力压力；计算破碎后的体积；步骤4，计算岩石残余碎胀系数
。
然而，该装置和方法未考虑现场的开采工艺参数和矿山压力，严重影响了测试数据的精确性和有效性
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种碎胀储水特性测试装置及方法，以解决现有技术中的碎胀储水特性测试装置无法动态获取采空区上覆岩层在真实垮落过程与受力破碎状态下的碎胀系数和储水系数的问题
。
为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种碎胀储水特性测试装置，包括测试本体，测试本体具有围压腔
、
第一连通口组件
、
第二连
通口组件和设置在围压腔内的容纳部，围压腔与第一连通口组件相连通，以通过第一连通口组件对围压腔抽真空和注水；容纳部为柔性件，容纳部具有用于容纳试件的容纳腔，容纳腔与第二连通口组件相连通，以通过第二连通口组件对容纳腔抽真空和注水；测试本体还包括：多个加载板，多个加载板均设置在围压腔内且位于容纳部的上方，各个加载板均沿朝向靠近和远离容纳部的方向分别可移动地设置，以在加载板朝向容纳部移动时压设在容纳部上，以对容纳部内的试件加载
。
[0008]进一步地，测试本体包括多个第一驱动件，多个第一驱动件与多个加载板一一对应地设置，各个第一驱动件的第一输出轴与加载板驱动连接，以使第一驱动件带动加载板作往复直线运动；加载板与第一输出轴转动连接，以在加载板压设在容纳部上时与容纳部相贴合；和
/
或，加载板包括第一主体板和设置在第一主体板上的第一接触部，第一接触部为柔性件，以在加载板压设在容纳部时使第一接触部与容纳部相接触
。
[0009]进一步地，第一输出轴的端部具有第一连接部，第一连接部呈球形；加载板上设置有与第一连接部的形状相适配的安装槽，以使第一连接部可转动地设置在安装槽内
。
[0010]进一步地，碎胀储水特性测试装置还包括：承载组件，设置于围压腔内且位于容纳部的下方，以承载容纳腔内的试件；承载组件包括多个承载板，各个承载板均沿朝向靠近和远离容纳部的方向分别可移动地设置
。
[0011]进一步地，多个加载板沿第一预设方向依次设置，多个承载板沿第一预设方向依次设置；多个加载板与多个承载板一一对应地设置，各个加载板与相应的承载板相对设置
。
[0012]进一步地，测试本体包括多个第二驱动件，多个第二驱动件与多个承载板一一对应地设置，各个第二驱动件的第二输出轴与承载板驱动连接，以使第二驱动件带动承载板作往复直线运动；承载板与第二输出轴转动连接，以在承载板承载容纳部时与容纳部相贴合；和
/
或，承载板包括第二主体板和设置在第二主体板上的第二接触部，第二接触部为柔性件，以在承载板支撑容纳部时使第二接触部与容纳部相接触
。
[0013]进一步地，测试本体包括主体部
、
第一结构体
、
第二结构体
、
第一活塞和第二活塞，主体部具有围压腔，容纳部与主体部连接；第一结构体与主体部连接，第一结构体具有第一腔体，第一腔体与容纳腔相连通，第一活塞的可活动地设置在第一腔体和容纳腔内；第二结构体与主体部连接，第二结构体和第一结构体位于主体部的相对两侧；第二结构体具有第二腔体，第二腔体与容纳腔相连通，第二活塞可活动地设置在第二腔体和容纳腔内，以使第一活塞和第二活塞夹紧位于容纳腔内的试件
。
[0014]进一步地，第二连通口组件包括用于抽真空的第三连通口；测试本体还包括第一活塞杆，第一活塞杆的第一端与第一活塞连接，第一活塞杆的第二端穿过第一结构体设置在第一结构体外侧；测试本体具有第一贯通孔，第一贯通孔依次贯通第一活塞杆和第一活塞，第一贯通孔位于第一活塞杆的第二端的一端为第三连通口，第一贯通孔的另一端与第一活塞和第二活塞之间的容纳腔相连通；和
/
或，第二连通口组件包括用于注水的第四连通口；测试本体还包括第二活塞杆，第二活塞杆的第一端与第二活塞连接，第二活塞杆的第二端穿过第二结构体设置在第二结构体外侧；测试本体具有第二贯通孔，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碎胀储水特性测试装置，其特征在于，包括测试本体
(1)
，所述测试本体
(1)
具有围压腔
(11)、
第一连通口组件
、
第二连通口组件和设置在所述围压腔
(11)
内的容纳部
(12)
，所述围压腔
(11)
与所述第一连通口组件相连通，以通过所述第一连通口组件对所述围压腔
(11)
抽真空和注水；所述容纳部
(12)
为柔性件，所述容纳部
(12)
具有用于容纳试件
(20)
的容纳腔
(121)
，所述容纳腔
(121)
与所述第二连通口组件相连通，以通过所述第二连通口组件对所述容纳腔
(121)
抽真空和注水；所述测试本体
(1)
还包括：多个加载板
(13)
，多个所述加载板
(13)
均设置在所述围压腔
(11)
内且位于所述容纳部
(12)
的上方，各个所述加载板
(13)
均沿朝向靠近和远离所述容纳部
(12)
的方向分别可移动地设置，以在所述加载板
(13)
朝向所述容纳部
(12)
移动时压设在所述容纳部
(12)
上，以对所述容纳部
(12)
内的所述试件
(20)
加载
。2.
根据权利要求1所述的碎胀储水特性测试装置，其特征在于，所述测试本体
(1)
包括多个第一驱动件
(14)
，多个所述第一驱动件
(14)
与多个所述加载板
(13)
一一对应地设置，各个所述第一驱动件
(14)
的第一输出轴
(141)
与所述加载板
(13)
驱动连接，以使所述第一驱动件
(14)
带动所述加载板
(13)
作往复直线运动；所述加载板
(13)
与所述第一输出轴
(141)
转动连接，以在所述加载板
(13)
压设在所述容纳部
(12)
上时与所述容纳部
(12)
相贴合；和
/
或，所述加载板
(13)
包括第一主体板和设置在所述第一主体板上的第一接触部，所述第一接触部为柔性件，以在所述加载板
(13)
压设在所述容纳部
(12)
时使所述第一接触部与所述容纳部
(12)
相接触
。3.
根据权利要求2所述的碎胀储水特性测试装置，其特征在于，所述第一输出轴
(141)
的端部具有第一连接部
(142)
，所述第一连接部
(142)
呈球形；所述加载板
(13)
上设置有与所述第一连接部
(142)
的形状相适配的安装槽，以使所述第一连接部
(142)
可转动地设置在所述安装槽内
。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的碎胀储水特性测试装置，其特征在于，所述碎胀储水特性测试装置还包括：承载组件
(30)
，设置于所述围压腔
(11)
内且位于所述容纳部
(12)
的下方，以承载所述容纳腔
(121)
内的所述试件
(20)
；所述承载组件
(30)
包括多个承载板
(31)
，各个所述承载板
(31)
均沿朝向靠近和远离所述容纳部
(12)
的方向分别可移动地设置
。5.
根据权利要求4所述的碎胀储水特性测试装置，其特征在于，多个所述加载板
(13)
沿第一预设方向依次设置，多个所述承载板
(31)
沿所述第一预设方向依次设置；多个所述加载板
(13)
与多个所述承载板
(31)
一一对应地设置，各个所述加载板
(13)
与相应的所述承载板
(31)
相对设置
。6.
根据权利要求4所述的碎胀储水特性测试装置，其特征在于，所述测试本体
(1)
包括多个第二驱动件
(15)
，多个所述第二驱动件
(15)
与多个所述承载板
(31)
一一对应地设置，各个所述第二驱动件
(15)
的第二输出轴
(151)
与所述承载板
(31)
驱动连接，以使所述第二驱动件
(15)
带动所述承载板
(31)
作往复直线运动；所述承载板
(31)
与所述第二输出轴
(151)
转动连接，以在所述承载板
(31)
承载所述容纳部
(12)
时与所述容纳部
(12)
相贴合；和
/
或，
所述承载板
(31)
包括第二主体板和设置在所述第二主体板上的第二接触部，所述第二接触部为柔性件，以在所述承载板
(31)
支撑所述容纳部
(12)
时使所述第二接触部与所述容纳部
(12)
相接触
。7.
根据权利要求1至3中任一项所述的碎胀储水特性测试装置，其特征在于，所述测试本体
(1)
包括主体部
(16)、
第一结构体
(17)、
第二结构体
(18)、
第一活塞
(19)
和第二活塞
(193)
，所述主体部
(16)
具有所述围压腔
(11)
，所述容纳部
(12)
与所述主体部
(16)
连接；所述第一结构体
(17)
与所述主体部
(16)
连接，所述第一结构体
(17)
具有第一腔体
(171)
，所述第一腔体
(171)
与所述容纳腔
(121)
相连通，所述第一活塞
(19)
的可活动地设置在所述第一腔体
(171)
和所述容纳腔
(121)
内；所述第二结构体
(18)
与所述主体部
(16)
连接，所述第二结构体
(18)
和所述第一结构体
(17)
位于所述主体部
(16)
的相对两侧；所述第二结构体
(18)
具有第二腔体
(181)
，所述第二腔体
(181)
与所述容纳腔
(121)
相连通，所述第二活塞
(193)
可活动地设置在所述第二腔体
(181)
和所述容纳腔
(121)
内，以使所述第一活塞
(19)
和所述第二活塞
(193)
夹紧位于所述容纳腔
(121)
内的所述试件
(20)。8.
根据权利要求7所述的碎胀储水特性测试装置，其特征在于，所述第二连通口组件包括用于抽真空的第三连通口
(111)
；所述测试本体
(1)
还包括第一活塞杆
(10)
，所述第一活塞杆
(10)
的第一端与所述第一活塞
(19)
连接，所述第一活塞杆
(10)
的第二端穿过所述第一结构体
(17)
设置在所述第一结构体
(17)
外侧；所述测试本体
(1)
具有第一贯通孔
(102)
，所述第一贯通孔
(102)
依次贯通所述第一活塞杆
(10)
和所述第一活塞
(19)
，所述第一贯通孔
(102)
位于所述第一活塞杆
(10)
的第二端的一端为所述第三连通口
(111)
，所述第一贯通孔
(102)
的另一端与所述第一活塞
(19)
和所述第二活塞
(193)
之间的容纳腔
(121)
相连通；和
/
或，所述第二连通口组件包括用于注水的第四连通口
(103)
；所述测试本体
(1)
还包括第二活塞杆
(104)
，所述第二活塞杆
(104)
的第一端与所述第二活塞
(193)
连接，所述第二活塞杆
(104)
的第二端穿过所述第二结构体
(18)
设置在所述第二结构体
(18)

【专利技术属性】
技术研发人员：张冰，李源东，刘小庆，方杰，王汉鹏，李鹏，张勇，武洋，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：