CN102735818A

CN102735818A - 煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置

Info

Publication number: CN102735818A
Application number: CN2012102066926A
Authority: CN
Inventors: 潘一山; 王爱文; 李忠华; 李国臻; 罗浩; 肖晓春
Original assignee: Liaoning Technical University
Current assignee: Liaoning Technical University
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明属于煤矿生产安全实验设备，特别涉及一种煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置，在缸体（4）的底部中心处设下部方锥形压头槽（4-7），衬套安装孔（4-8）中装有衬套（16），衬套（16）外端面上装分线板（7），在缸体（4）底部的下部方锥形压头槽（4-7）中装下部方锥形压头（8），在方锥形压头凹槽（8-2）中装有声发射传感器（9），下部方锥形压头（8）上面设刚性压垫一（10），在刚性压垫一（10）上方装煤岩块（13），刚性压垫二（10-1）上面装上部方锥形压头（14），上部方锥形压头（14）上端面及外圆周上压装传立柱（1），传立柱（1）外圆周上设导向筒（15），在传立柱（1）上方台肩上和导向筒（15）上端面上固定上端盖（2），本装置结构简单、性能可靠、适用性广泛、操作方便及成本低廉。

Description

煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置

技术领域

本发明属于煤矿生产安全实验设备，特别涉及一种煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置。

背景技术

冲击地压、煤与瓦斯突出以及矿井突水是采矿工程中主要的动力灾害，随着矿产资源开采规模及开采深度的日益增加，这些动力灾害发生频次和破坏程度也愈加强烈，这严重影响煤矿安全开采和现场人员生命安全，研究预测动力灾害的发生是当前矿业工程学科的热点、难点问题。实践表明，各种动力灾害发生前均蕴含有丰富而明显的前兆信息变化，监测动力灾害前兆信息变化是解决动力灾害预测预警问题的关键。目前，监测动力灾害的仪器多数都是监测单一信息，不能够充分利用丰富的前兆信息，达到多参量相互融合、相互验证，降低了预测的有效性和准确性，而实验室内也缺乏一种能够实现在不同载荷或是加载条件下对煤岩体破裂产生的多种信息进行同步监测的实验装置，这严重的制约了矿井动力灾害多参量前兆信息识别理论的研究及多参量信息采集仪器的研制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种可实现实验室内不同受载条件下煤岩破裂多种前兆信息监测实验，数据准确可靠的煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置包括缸体、上端盖、压紧螺母、导向筒、上、下部方锥形压头，其特点是在缸体的底部中心处设下部方锥形压头槽，下部方锥形压头槽连通缸体中心孔，缸体中心孔与水平的信号线出孔和缸体出口孔连通，信号线出口孔连接衬套安装孔，衬套安装孔中装有衬套，衬套外端面上装分线板，分线板用分线板压盖与衬套螺纹连接将分线板固定住，在分线板上轴向均距设有一个声发射信号出口和四个煤岩体变形信号出口，在缸体下方外圆周上对称设有缸体把手插孔，在缸体中间外圆周壁上均距设四个缸体预留孔，在缸体预留孔中对应缸体内煤岩块中间处对称装有温度传感器和电荷感应放大器，在电荷感应放大器上方的缸体上设缸体围压入口孔，在缸体底部的方锥形压头槽中装下部方锥形压头，下部方锥形压头中心孔连通方锥形压头凹槽，并与缸体中心孔连通，在方锥形压头凹槽中装有声发射传感器，下部方锥形压头上面设刚性压垫一，在刚性压垫一上方装煤岩块，煤岩块上方设刚性压垫二，刚性压垫二上面装上部方锥形压头，上部方锥形压头上端面及外圆周上压装传立柱，传立柱中心孔与上部方锥形压头中心孔连通，传立柱上方垂直连通传立柱中心孔水平对称设传立柱入口一，传立柱入口二，在缸体的上端面、传立柱外圆周上设导向筒，在导向筒的台肩上用压紧螺母将其固定在缸筒上，在传立柱上方的台肩上和导向筒上端面上螺纹连接固定上端盖，在上端盖和压紧螺母的外圆周面上对称设上端盖把手插孔和压紧螺母把手插孔。

本发明的有益效果是：煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置是利用缸体形成的密闭容器和容器上的气体，水进孔和出孔，完成煤岩体围岩施加向煤岩体中注入瓦斯或水及气体的排放，利用传立柱传递上部轴向载荷可实现常规单轴，常规三轴，单轴孔隙水压、气压、三轴孔隙水压、气压及水压压裂不同加载方式，将电荷感应放大器、声发射传感器、温度传感器内置于不锈缸体内，通过煤岩体变形参数及渗透性能参数监测，获取冲击地压、煤与瓦斯突出、矿井突水过程中煤岩体变形参数及煤岩体破裂所感生的声、电、温度前兆信息，为实验室内研究冲击地压、煤与瓦斯突出、煤矿井突水提供可靠的数据，本装置结构简单、性能可靠、适用性广泛、操作方便及成本低廉。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1是煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置结构图。

图2是图1中缸体结构主视剖视图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是图1中下部方锥形压头结构主视剖视图。

图5是图4的B-B剖视图。

图6是图1中分线板左侧视图。

图7是图6的C-C剖视图。

图中，1-传立柱；1-1-传立柱入口一；1-2-传立柱中心孔；1-3-传立柱入口二；2-上端盖；2-1-上端盖把手插孔；3-压紧螺母；3-1-压紧螺母把手插孔；4-缸体；4-1-缸体围压入口孔；4-2-缸体把手插孔；4-3-缸体出口孔；4-4-信号线出口孔；4-5-缸体中心孔；4-6-缸体预留孔；4-7-下部方锥形压头槽；4-8-衬套安装孔；5-电荷感应放大器；6-密封圈；7-分线板；7-1-声发射信号出口；7-2-煤岩体变形信号出口；8-下部方锥形压头；8-1-下部方锥形压头中心孔；8-2-方锥形压头凹槽；9-声发射传感器；10-刚性压垫一；10-1-刚性压垫二；11-温度传感器；12-尼龙垫；13-煤岩块；14-上部方锥形压头；14-1-上部方锥形压头中心孔；15-导向筒；16-衬套；17-分线板压盖。

具体实施方式

实施例，参照附图1~7，煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置是在一个圆形的缸体4底部中心处设下部方锥形压头槽4-7，下部方锥形压头槽4-7连通缸体中心孔4-5，缸体中心孔4-5连通水平对称的信号线出口孔4-4和缸体出口孔4-3，信号线出口孔4-4连接衬套安装孔4-8，在衬套安装孔4-8中装一个阶梯形衬套16并在与缸体4连接处用密封圈6密封，在衬套16的外端面上装一个中间带凸台的圆柱形分线板7并与衬套16之间用密封圈6密封。在分线板7上轴向均距设一个阶梯形声发射信号出口7-1和四个煤岩体变形信号出口7-2，在分线板7外圆周上用分线板压盖17与衬套16螺纹连接将其固定。在缸体4下方外圆周上对称设缸体把手插孔4-2，在缸体4中间处的圆周壁上对称均距设四个缸体预留孔4-6，在缸体预留孔4-6中对应缸体4内的煤岩块13中间处装电荷感应放大器5和温度传感器11，电荷感应放大器5和温度传感器11与缸体4之间均设有尼龙垫12。在缸体预留孔4-6上方的缸体壁上设有缸体围压入口孔4-1。在缸体4底部的下部方锥形压头槽4-7中装下部方锥形压头8，在下部方锥形压头8的上方设有方锥形压头凹槽8-2，方锥形压头凹槽8-2与下部方锥形压头中心孔8-1连通。在方锥形压头凹槽8-2内装声发射传感器9，在下部方锥形压头8的上端面装刚性压垫一10，刚性压垫一10上面装煤岩块13。煤岩块13上面设刚性压垫二10-1，刚性压垫二10-1上方与下部方锥形压头8对称装上部方锥形压头14，上部方锥形压头14上端面及外圆周面上套装一个传立柱1，传立柱1上部为封闭形，传立柱1和上部方锥形压头14的中心孔1-2和14-1相通，在传立柱主1顶端与传立柱主中心孔1-2相通对称设有传立柱入口一1-1和传立柱入口二1-3。在传立柱1的中间处设一台肩，在传立柱1外圆周与台肩齐平装一个导向筒15并在中间处用密封圈6密封，在导向套15的下凸台上用压紧螺母3与缸体4螺纹连接将导向筒15固定。在传立柱1的台肩上用上端盖2与导向筒15螺纹连接将传立柱1固定。在上端盖2和压紧螺母3的外圆周上设凤有把手插孔2-1和3-1，在传立柱1和上部方锥形压头14之间、导向筒15与缸体4端面之间均用密封圈6密封。

煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置的工作原理是：在密封的缸体4内，煤岩体13在下面带凹槽的下部方锥形压头8和上部方锥形压头14之间压紧固定，通过传立柱1加载轴向载荷，通过缸体围压入口孔4-1加载围压，利用传立柱入口1-1或1-3进入加载孔隙水压或孔隙气压，对煤岩块13实现常规单轴、常规三轴、单轴孔隙水压（气压）、三轴孔隙水压（气压）及水压至裂等加载条件，其中入口孔1-1、1-3、4-1可允许的气体或水的压力为0~60Mpa，通过电荷感应放大器5、声发射传感器9、温度传感器11实现不同加载条件下煤岩块13破裂过程中的声发射信号、电荷感应信号、试验***温度变化信号及煤岩块13的渗透性能参数的监测。

Claims

1.一种煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置，包括缸体（4）、上端盖（2）、压紧螺母（3）、导向筒（15）、上、下部方锥形压头（14、8），其特征在于在缸体（4）的底部中心处设下部方锥形压头槽（4-7），下部方锥形压头槽（4-7）连通缸体中心孔（4-5），缸体中心孔（4-5）与水平的信号线出孔（4-4）和缸体出口孔（4-3）连通，信号线出口孔（4-4）连接衬套安装孔（4-8），衬套安装孔（4-8）中装有衬套（16），衬套（16）外端面上装分线板（7），分线板（7）用分线板压盖（17）与衬套（16）螺纹连接将分线板（7)固定住，在缸体（4）中间外圆周壁上均距设四个缸体预留孔（4-6），在缸体预留孔（4-6）中对应缸体（4）内煤岩块（13）中间处对称装有温度传感器（11）和电荷感应放大器（5），在电荷感应放大器（5）上方的缸体（4）上设缸体围压入口孔（4-1），在缸体（4）底部的下部方锥形压头槽（4-7）中装下部方锥形压头（8），下部方锥形压头中心孔（8-1）连通方锥形压头凹槽（8-2），并与缸体中心孔（4-5）连通，在方锥形压头凹槽（8-2）中装有声发射传感器（9），下部方锥形压头（8）上面设刚性压垫一（10），在刚性压垫一（10）上方装煤岩块（13），煤岩块（13）上方设刚性压垫二（10-1），刚性压垫二（10-1）上面装上部方锥形压头（14），上部方锥形压头（14）上端面及外圆周上压装传立柱（1），在缸体（4）的上端面、传立柱（1）外圆周上设导向筒（15），在导向筒（15）的台肩上用压紧螺母（3）将其固定在缸筒（4）上，在传立柱（1）上方的台肩上和导向筒（15）上端面上螺纹连接固定上端盖（2）。

2. 根据权利要求1所述的煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置，其特征在于在分线板（7）上轴向均距设一个声发射信号出口（7-1）和四个煤岩体变形信号出口（7-2）。

3.根据权利要求1所述的煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置，其特征在于在缸体（4）下方外圆周、上端盖（2）和压紧螺母（3）外圆周上对称设有缸体、上端盖和压紧螺母把手插孔（4-1、2-1、3-1）。

4.根据权利要求1所述的煤岩破裂多参量前兆信息监测实验装置，其特征在于传立柱中心孔（1-1）与上部方锥形压头中心孔（14-1）连通，传立柱（1）上方连通传立柱中心孔（1-2）水平对称设传立柱入口一（1-1）、传立柱入口二（1-2）。