【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤体钻孔变形测试领域，具体地说是涉及一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置及评价方法。
技术介绍
1、冲击地压是一种典型的矿山动力现象，能够将煤岩体中聚积的大量弹性变形能以急剧、猛烈的形式瞬间释放，造成煤岩体破坏并产生强烈震动，动力将破碎煤岩抛向井巷采掘空间，发出强烈声响，造成设备损坏、井巷破坏以及人员伤亡等。而在冲击地压的防治中，大直径钻孔卸压作为主要手段之一，具有施工难度低、卸压效果明显等特点，因此该技术被广泛应用。
2、大直径钻孔卸压是通过施工大直径钻孔的方法降低附近区域煤体的应力集中程度或改变附近区域煤体的力学特性，以消除或减小巷道围岩变形破坏危险。而钻孔卸压效果与钻孔变形及孔周煤体破裂范围密切相关，随着钻孔变形、缩孔和塌孔，孔周煤体裂隙持续扩展，卸压效果逐渐发挥。因此，对钻孔变形及周围煤体进行监测有助于研究钻孔卸压效果，并有效指导卸压参数设计。
3、但是现阶段，含钻孔煤体卸压效果研究主要集中在煤体整体力学性能及冲击倾向性上，很少关注钻孔本身的变形过程，现阶段缺少有效的钻孔变形监测及定量评价方法。因此，本专利技术提出一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置及评价方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置及评价方法，能够在对含钻孔的煤体试件进行加载的同时，监测钻孔的变形及附近煤体的微破裂信息。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术解决方案如下：
3、一种煤体
4、所述监测机构包括工业相机、声发射探测仪以及信息采集单元；所述工业相机放置于所述承压板的前方，且与所述通孔相对；所述声发射探测仪放置于所述垫块开设的孔洞中，布置在煤体试件的表面；所述信息采集单元用于监测获取钻孔状态信息。
5、优选的，所述信息采集单元设置为微型摄像头，所述微型摄像头设置于所述承压板开设的通孔中。
6、优选的，所述信息采集单元设置为钻孔变形监测传感器；所述钻孔变形监测传感器包括水囊、导管以及流量监测仪；所述水囊放置于煤体试件的钻孔的内部，流量监测仪通过导管与水囊相连接。
7、优选的，所述外框架包括第一支撑板、第二支撑板以及多组支撑杆；所述第一支撑板以及第二支撑板呈平行设置，且所述第一支撑板的四个角部位置通过支撑杆均对应连接第二支撑板的四个角部位置；所述第一支撑板设置于支撑杆的一端，所述第二支撑板设置于支撑杆的中间位置；所述支撑杆的另一端固定设置所述承压板，所述承压板和第二支撑板之间设置所述煤体试件。
8、优选的，所述孔洞沿所述垫块的对角线布置。
9、优选的，所述承压板是由高强度透明材质制成的。
10、一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置的评价方法，应用上述的煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置，包括如下步骤：
11、步骤1、选取多种强度的煤作为试验样本，制作多个正方体煤体试件，在煤体试件的中部提前钻出钻孔，得到含钻孔的煤体试件，并在煤体试件的钻孔所在面制作人工散斑场；
12、步骤2、安装煤体试件，在煤体试件与加载油缸之间放置垫块，将声发射探测仪放在垫块开设的孔洞中，将声发射探测仪布置在煤体试件的表面；
13、步骤3、在透明承压板的前方，正对承压板的通孔处布置工业相机；
14、步骤4、对于钻孔状态监测，采用方式一或方式二进行综合分析：
15、方式一：在钻孔的前端承压板所开设的通孔中布置微型摄像头，拍摄钻孔的内部孔壁的形态；
16、方式二：将钻孔变形监测传感器的水囊放置于钻孔中，流量监测仪通过导管与水囊相连，监测获取钻孔整体的变形-闭合全过程信息；
17、步骤5、对于煤体加载方案：煤体试件水平应力σ2＝σ3，加载过程中保持不变，依次设计多组应力值，试件竖向应力σ1采用位移控制方式加载，设定加载速度，试验过程中，同步加载σ1、σ2、σ3至水平应力设计值后，σ2、σ3不变，继续加载σ1；
18、步骤6、开启微型摄像头或钻孔变形监测传感器进行数据采集，通过加载油缸进行加载，直至钻孔闭合后继续加载2mm，停止试验；
19、步骤7、根据监测所得数据，对钻孔孔周煤体破裂及变形进行定量分析：
20、整体破裂度：
21、
22、其中，为某时刻i的累计振铃数，nae为试验结束后声发射累计振铃数；
23、裂隙扩展指数：
24、
25、其中，a，b，c，d为权重系数，为距离钻孔圆心不同半径范围内的声发射事件数；
26、钻孔闭合度：
27、
28、其中，ai为某时刻i的钻孔面积，a初为初始时刻钻孔面积；
29、或
30、
31、其中，vi为某时刻i的累计排水量，v总为水囊中总水量。
32、本专利技术的有益技术效果是：
33、本专利技术涉及一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置及评价方法，通过采用高强度透明材质的承压板，实现三向应力加载下含孔承压面的可视化观测，便于直观或使用监测装置监测钻孔的变形及附近煤体的微破裂信息；通过对于钻孔状态监测，能够选择使用钻孔变形监测传感器或微型摄像头，提供了多元化方法全过程监测，监测信息更加全面，实现了钻孔从变形到闭合的全过程测试；通过对钻孔变形进行定量表征，从整体破裂、孔周裂隙扩展及钻孔自身缩孔变形等多角度，实现了钻孔变形的定量化评价。
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1.一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置，其特征在于，包括加载机构和监测机构；
2.根据权利要求1所述的一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置，其特征在于，所述信息采集单元设置为微型摄像头，所述微型摄像头设置于所述承压板开设的通孔中。
3.根据权利要求1所述的一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置，其特征在于，所述信息采集单元设置为钻孔变形监测传感器；
4.根据权利要求1所述的一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置，其特征在于，所述外框架包括第一支撑板、第二支撑板以及多组支撑杆；
5.根据权利要求1所述的一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置，其特征在于，所述孔洞沿所述垫块的对角线布置。
6.根据权利要求1所述的一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置，其特征在于，所述承压板是由高强度透明材质制成的。
7.一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置的评价方法，采用如权利要求1至6任一项所述的煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置，其特征在于，包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置，其特征在于，包括加载机构和监测机构；
2.根据权利要求1所述的一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置，其特征在于，所述信息采集单元设置为微型摄像头，所述微型摄像头设置于所述承压板开设的通孔中。
3.根据权利要求1所述的一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置，其特征在于，所述信息采集单元设置为钻孔变形监测传感器；
4.根据权利要求1所述的一种煤体钻孔变形-裂隙演化全过程测试装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹延春，高子童，陈洋，张欣荣，刘方锐，李世航，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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