CN108267392A - 一种测试破碎岩石的渗透特性试验***及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种测试破碎岩石的渗透特性试验***及其使用方法，涉及用于岩土力学性质的试验***。该试验***，包括水箱，水箱上端设置有水泵，水泵上端设置有第一高压阀门，第一高压阀门一侧设置有第二高压阀门，采集卡一侧设置有渗流仪，绝缘体内部设置有绝缘层，绝缘层内部设置有电阻丝，采集卡上端设置有电脑，换向阀下端设置有压力表,压力表一侧设置有溢流阀,溢流阀一侧设置有油泵，油泵下端设置有油箱，解决了上述提到的目前的测试方法不够完善，结构简单，不容易实现，不能利用压力、位移传感器来实现采集目前，其时间观察长影响精准度，而且不能很好的做试验对比，影响最终结果，不利于后期成果的研究。
Description
技术领域
本发明涉及用于岩土力学性质的试验***，具体为一种测试破碎岩石的渗透特性试验***及其使用方法。
背景技术
矿井开采深度是反映矿井开采难易程度的综合性指标.近几年来,随着我国经济持续高速稳定发展,能源需求旺盛,煤炭产量大幅度增加,这使得矿井开采延伸速度加快,采深进一步加大,一些中老矿井及深部矿井,已经进入深部开采阶段,东北及中东部地区的多数矿区开采历史长,开采深度大,如平煤集团十二矿深部已经达到1150m.与浅部开采相比,深部开采不仅大大地提高采矿成本,而且随着深度的增加,采矿环境也将发生不利的变化,给煤矿生产和安全带来了极大的问题,深部开采具有矿压大、温度高,潜伏着难以预料的地质灾害,如突水、岩爆、冲击地压等.然而用浅部开采条件下的地质等特征和规律来分析处理深部问题,无疑远远不够,且蕴含着极大的风险.因此,对深部开采条件下面临的问题进行***的研究,为深部煤炭安全、经济、高效开采提供科学的技术途径具有重要意义。本实验***的设计从高温、高压下，破碎岩石的渗透性测试入手，使得进行煤矿或石油行业进行深部开采时可以获得更多深部开采依据，得以进行安全高效开采，《煤矿安全规程》规定，采掘工作面气温不得超过26℃，硐室的气温不得超过30℃。一般情况下，地温随深度增加而呈线性上升。山东新汶矿区矿井每向下延伸100米，地温上升2.22℃至2.70℃，在国外，南非西部矿井在深度3300米处气温达到50℃；俄罗斯千米深井平均地温为30℃至40℃，个别地温达52℃。山东能源新矿集团孙村煤矿在深度800米处部分工作面气温达30℃至33℃，巨野矿区龙固矿井在深度850米处所有工作面气温达34℃至36℃，南几个矿区均存在承压水上开采问题，且水压高，水量充沛；河南义马煤业集团生产矿井采区工作面煤层承受的底板水压普遍在2兆帕以上，底板灰岩突水灾害曾多次发生；河南煤业化工集团赵固矿水压高达6兆帕，突水威胁性大，对于完整岩样而言，其渗透特性研究的比较程度，不管是不同温度下，不同压力的渗透特性，但是对于破碎岩石在不同温度下的渗透特性，没有相关的专利和设备出现。
目前的测试方法不够完善，结构简单，不容易实现，不能利用压力、位移传感器来实现采集目前，其时间观察长影响精准度，而且不能很好的做试验对比，影响最终结果，不利于后期成果的研究。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种测试破碎岩石的渗透特性试验***及其使用方法，解决了上述提到的目前的测试方法不够完善，结构简单，不容易实现，不能利用压力、位移传感器来实现采集目前，其时间观察长影响精准度，而且不能很好的做试验对比，影响最终结果，不利于后期成果的研究。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种测试破碎岩石的渗透特性试验***，包括水箱，所述水箱上端设置有水泵，所述水泵上端设置有第一高压阀门，所述第一高压阀门一侧设置有第二高压阀门，所述第二高压阀门一侧设置有双作用液压缸，所述双作用液压缸上端设置有第四高压阀门，所述第一高压阀门上端设置有第三高压阀门，所述第三高压阀门上端设置有压力变送器，所述压力变送器上端设置有流量计，所述流量计一侧设置有数据采集卡，所述采集卡一侧设置有渗流仪，通过设置的渗流仪，能够模拟井下不同深度的岩层的渗流过程，通过渗流仪连接双作用液压缸对下沉的距离进行渗流标定，获得标定的具体参数，所述渗流仪上端设置有控制器，所述控制器一侧设置有温度传感器，所述温度传感器上端设置有压力机，通过设置的压力机与温度传感器配合使用，在压力强度的作用下，能将地表岩石的具体的温度通过温度传感器准确的检查出来，所述渗流仪下端设置有绝缘体，所述绝缘体内部设置有绝缘层，所述绝缘层内部设置有电阻丝，所述采集卡上端设置有电脑，通过采集卡将对采集的进行分类，来实现实时采集数据，并通过深度自学习优化特征数据的识别，通过渗流仪对扫描对象进行补充，用于数据提取，表面特征点提取，在电脑的参照系下，其采集卡特征输出，存入电脑库，提高了测试和改进试验***在设计过程中的精确度，所述双作用液压缸一侧设置有换向阀，所述换向阀下端设置有压力表,所述压力表一侧设置有溢流阀,所述溢流阀一侧设置有油泵，所述油泵下端设置有油箱。
优选的，所述油压***由油泵、油箱、溢流阀、压力表以及第四高压阀门构成。
优选的，所述供水***由水泵、水箱、渗流仪、双作用液压缸以及第一高压阀门、第二高压阀门、第三高压阀门构成。
优选的，所述温控***由电阻丝、绝缘体、控制器以及温度传感器构成。
优选的，所述测试***由压力变送器、流量计、数据采集卡以及电脑构成。
优选的，所述第一高压阀门与第二高压阀门串联，用于双作用液压缸的开启和关闭。
优选的，所述电脑与电源、控制器电性连接。
(三)有益效果
本发明提供了一种测试破碎岩石的渗透特性试验***及其使用方法，具备以下有益效果：
1、该试验***，通过流量计A07与第一高压阀门A03与第二高压阀门A04相连接，可计算出该试验***输出的热量值，将不同温度输出的热值与产生的热值进行比较，有助于人们判别分析减少温度值下试验结果的过程比较，提高了准确性
2、该试验***，通过供水***由水泵A02、水箱A01、渗流仪A13、双作用液压缸A08以及第一高压阀门A03、第二高压阀门A04、第三高压阀门A05构成，渗流仪A13能够模拟井下不同深度的岩层的渗流过程，通过渗流仪A13连接双作用液压缸A08对下沉的距离进行渗流标定，获得标定的具体参数，通过设置的压力机A12与温度传感器A26配合使用，在压力强度的作用下，能将地表岩石的具体的温度通过温度传感器A26检查出来，其直观、准确地对场景信息进行数字化拟合与记录。
3、该试验***，通过油压***由油泵A20、油箱A21、溢流阀A19、压力表A18以及第四高压阀门A09构成，给测试***的油泵A20做压力输出，溢流阀A19接到油箱A21溢流的指令，由第四高压阀门A09做准备开启和关闭，且油压***与供水***相互作用，用于提供每一次测试动力输出。
4、该试验***，通过设置的压力机A12与温度传感器A26配合使用，在压力强度的作用下，能将地表岩石的具体的温度通过温度传感器A26准确的检查出来，其中采集卡A10将对采集的进行分类，来实现实时采集数据，并通过深度自学习优化特征数据的识别，通过渗流仪A13对扫描对象进行补充，用于数据提取，表面特征点提取，在电脑A11的参照系下，其采集卡A10特征输出，存入电脑A11库，提高了测试和改进试验***在设计过程中的精确度。
5、该试验***，通过温控***由电阻丝A22、绝缘体A24、控制器A25以及温度传感器A26构成，绝缘体A24与内部的电阻丝A22加热传感，其中在控制器A25与温度传感器A26的相互配合中，能够改变不同高低温度的情况，实时采集渗流数据，扩大了渗流***的测试范围。
附图说明
图1为本发明的测试不同温度下的破碎岩石的渗透特性试验***结构节点图；
图2为本发明的测试不同温度下的破碎岩石的渗透特性试验***总体示意图；
图3为本发明渗流仪和废水箱连接图；
图4为本发明绝缘体和控制器结构示意图。
图中：A01水箱、A02水泵、A03第一高压阀门、A04第二高压阀门、A05第三高压阀门、A06压力变送器、A07流量计、A08双作用液压缸、A09第四高压阀门、A10采集卡、A11电脑、A12压力机、A13渗流仪、A14电源、A15控制器、A16废水箱、A17换向阀、A18压力表、A19溢流阀、A20油泵、A21油箱、A22电阻丝、A23绝缘层、A24绝缘体、A25控制器、A26温度传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种测试破碎岩石的渗透特性试验***及其使用方法，如图1-4所示，包括水箱(A01)，A01水箱(A01)上端设置有水泵(A02)，A01水泵(A02)上端设置有第一高压阀门(A03)，A01第一高压阀门(A03)一侧设置有第二高压阀门(A04)，A01第二高压阀门(A04)一侧设置有双作用液压缸(A08)，A01双作用液压缸(A08)上端设置有第四高压阀门(A09)，A01第一高压阀门(A03)上端设置有第三高压阀门(A05)，A01第三高压阀门(A05)上端设置有压力变送器(A06)，A01压力变送器(A06)上端设置有流量计(A07)，A01流量计(A07)一侧设置有数据采集卡(A10)，A01采集卡(A10)一侧设置有渗流仪(A13)，通过设置的渗流仪(A13)，能够模拟井下不同深度的岩层的渗流过程，通过渗流仪(A13)连接双作用液压缸(A08)对下沉的距离进行渗流标定，获得标定的具体参数，A01渗流仪(A13)上端设置有控制器(A25)，A01控制器(A25)一侧设置有温度传感器(A26)，A01温度传感器(A26)上端设置有压力机(A12)，通过设置的压力机(A12)与温度传感器(A26)配合使用，在压力强度的作用下，能将地表岩石的具体的温度通过温度传感器(A26)准确的检查出来，A01渗流仪(A13)下端设置有绝缘体(A24)，A01绝缘体(A24)内部设置有绝缘层(A23)，A01绝缘层(A23)内部设置有电阻丝(A22)，A01采集卡(A10)上端设置有电脑(A11)，通过采集卡(A10)将对采集的进行分类，来实现实时采集数据，并通过深度自学习优化特征数据的识别，通过渗流仪(A13)对扫描对象进行补充，用于数据提取，表面特征点提取，在电脑(A11)的参照系下，其采集卡(A10)特征输出，存入电脑(A11)库，提高了测试和改进试验***在设计过程中的精确度，A01双作用液压缸(A08)一侧设置有换向阀(A17)，A01换向阀(A17)下端设置有压力表(A18),A01压力表(A18)一侧设置有溢流阀(A19),A01溢流阀(A19)一侧设置有油泵(A20)，A01油泵(A20)下端设置有油箱(A21)；A01油压***由油泵(A20)、油箱(A21)、溢流阀(A19)、压力表(A18)以及第四高压阀门(A09)构成；A01供水***由水泵(A02)、水箱(A01)、渗流仪(A13)、双作用液压缸(A08)以及第一高压阀门(A03)、第二高压阀门(A04)、第三高压阀门(A05)构成；A01温控***由电阻丝(A22)、绝缘体(A24)、控制器(A25)以及温度传感器(A26)构成；A01测试***由压力变送器(A06)、流量计(A07)、数据采集卡(A10)以及电脑(A11)构成；A01第一高压阀门(A03)与第二高压阀门(A04)串联，用于双作用液压缸(A08)的开启和关闭；A01电脑(A11)与电源(A14)、控制器(A15)电性连接。
具体原理：使用时，通过电脑(A11)与电源(A14)、控制器(A15)电性连接，渗流仪(A13)与温度传感器(A26)连接获取传感信号，通过供水***由水泵(A02)、水箱(A01)、渗流仪(A13)、双作用液压缸(A08)以及第一高压阀门(A03)、第二高压阀门(A04)、第三高压阀门(A05)构成，渗流仪(A13)能够模拟井下不同深度的岩层的渗流过程，通过渗流仪(A13)连接双作用液压缸(A08)对下沉的距离进行渗流标定，获得标定的具体参数，通过设置的压力机(A12)与温度传感器(A26)配合使用，在压力强度的作用下，能将地表岩石的具体的温度通过温度传感器(A26)准确的检查出来，第一高压阀门(A03)与第二高压阀门(A04)串联，用于双作用液压缸(A08)的开启和关闭，通过油压***由油泵(A20)、油箱(A21)、溢流阀(A19)、压力表(A18)以及第四高压阀门(A09)构成，给测试***的油泵(A20)做压力输出，溢流阀(A19)接到油箱(A21)溢流的指令，由第四高压阀门(A09)做准备开启和关闭，且油压***与供水***相互作用，用于提供每一次测试动力输出，然测试***由压力变送器(A06)、流量计(A07)、数据采集卡(A10)以及电脑(A11)构成，通过设置的压力机(A12)与温度传感器(A26)配合使用，在压力强度的作用下，能将地表岩石的具体的温度通过温度传感器(A26)准确的检查出来，其中采集卡(A10)将对采集的进行分类，来实现实时采集数据，并通过深度自学习优化特征数据的识别，通过渗流仪(A13)对扫描对象进行补充，用于数据提取，表面特征点提取，在电脑(A11)的参照系下，其采集卡(A10)特征输出，存入电脑(A11)库，提高了测试和改进试验***在设计过程中的精确度，通过温控***由电阻丝(A22)、绝缘体(A24)、控制器(A25)以及温度传感器(A26)构成，绝缘体(A24)与内部的电阻丝(A22)加热传感，其中在控制器(A25)与温度传感器(A26)的相互配合中，能够改变不同高低温度的情况，实时采集渗流数据，扩大了渗流***的测试范围。
综上所述，该试验***，通过流量计(A07)与第一高压阀门(A03)与第二高压阀门(A04)相连接，可计算出该试验***输出的热量值，将不同温度输出的热值与产生的热值进行比较，有助于人们判别分析减少温度值下试验结果的过程比较，提高了准确性。
其次，通过供水***由水泵(A02)、水箱(A01)、渗流仪(A13)、双作用液压缸(A08)以及第一高压阀门(A03)、第二高压阀门(A04)、第三高压阀门(A05)构成，渗流仪(A13)能够模拟井下不同深度的岩层的渗流过程，通过渗流仪(A13)连接双作用液压缸(A08)对下沉的距离进行渗流标定，获得标定的具体参数，通过设置的压力机(A12)与温度传感器(A26)配合使用，在压力强度的作用下，能将地表岩石的具体的温度通过温度传感器(A26)检查出来，其直观、准确地对场景信息进行数字化拟合与记录。
并且，通过油压***由油泵(A20)、油箱(A21)、溢流阀(A19)、压力表(A18)以及第四高压阀门(A09)构成，给测试***的油泵(A20)做压力输出，溢流阀(A19)接到油箱(A21)溢流的指令，由第四高压阀门(A09)做准备开启和关闭，且油压***与供水***相互作用，用于提供每一次测试动力输出。
并且，通过设置的压力机(A12)与温度传感器(A26)配合使用，在压力强度的作用下，能将地表岩石的具体的温度通过温度传感器(A26)准确的检查出来，其中采集卡(A10)将对采集的进行分类，来实现实时采集数据，并通过深度自学习优化特征数据的识别，通过渗流仪(A13)对扫描对象进行补充，用于数据提取，表面特征点提取，在电脑(A11)的参照系下，其采集卡(A10)特征输出，存入电脑(A11)库，提高了测试和改进试验***在设计过程中的精确度。
并且，通过温控***由电阻丝(A22)、绝缘体(A24)、控制器(A25)以及温度传感器(A26)构成，绝缘体(A24)与内部的电阻丝(A22)加热传感，其中在控制器(A25)与温度传感器(A26)的相互配合中，能够改变不同高低温度的情况，实时采集渗流数据，扩大了渗流***的测试范围。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种测试破碎岩石的渗透特性试验***，包括水箱(A01)，其特征在于：所述水箱(A01)上端设置有水泵(A02)，所述水泵(A02)上端设置有第一高压阀门(A03)，所述第一高压阀门(A03)一侧设置有第二高压阀门(A04)，所述第二高压阀门(A04)一侧设置有双作用液压缸(A08)，所述双作用液压缸(A08)上端设置有第四高压阀门(A09)，所述第一高压阀门(A03)上端设置有第三高压阀门(A05)，所述第三高压阀门(A05)上端设置有压力变送器(A06)，所述压力变送器(A06)上端设置有流量计(A07)，所述流量计(A07)一侧设置有数据采集卡(A10)，所述采集卡(A10)一侧设置有渗流仪(A13)，通过设置的渗流仪(A13)，能够模拟井下不同深度的岩层的渗流过程，通过渗流仪(A13)连接双作用液压缸(A08)对下沉的距离进行渗流标定，获得标定的具体参数，所述渗流仪(A13)上端设置有控制器(A25)，所述控制器(A25)一侧设置有温度传感器(A26)，所述温度传感器(A26)上端设置有压力机(A12)，通过设置的压力机(A12)与温度传感器(A26)配合使用，在压力强度的作用下，能将地表岩石的具体的温度通过温度传感器(A26)准确的检查出来，所述渗流仪(A13)下端设置有绝缘体(A24)，所述绝缘体(A24)内部设置有绝缘层(A23)，所述绝缘层(A23)内部设置有电阻丝(A22)，所述采集卡(A10)上端设置有电脑(A11)，通过采集卡(A10)将对采集的进行分类，来实现实时采集数据，并通过深度自学习优化特征数据的识别，通过渗流仪(A13)对扫描对象进行补充，用于数据提取，表面特征点提取，在电脑(A11)的参照系下，其采集卡(A10)特征输出，存入电脑(A11)库，提高了测试和改进试验***在设计过程中的精确度，所述双作用液压缸(A08)一侧设置有换向阀(A17)，所述换向阀(A17)下端设置有压力表(A18),所述压力表(A18)一侧设置有溢流阀(A19),所述溢流阀(A19)一侧设置有油泵(A20)，所述油泵(A20)下端设置有油箱(A21)。
2.根据权利要求1所述的一种测试破碎岩石的渗透特性试验***，其特征在于：所述油压***由油泵(A20)、油箱(A21)、溢流阀(A19)、压力表(A18)以及第四高压阀门(A09)构成。
3.根据权利要求1所述的一种测试破碎岩石的渗透特性试验***，其特征在于：所述供水***由水泵(A02)、水箱(A01)、渗流仪(A13)、双作用液压缸(A08)以及第一高压阀门(A03)、第二高压阀门(A04)、第三高压阀门(A05)构成。
4.根据权利要求1所述的一种测试破碎岩石的渗透特性试验***，其特征在于：所述温控***由电阻丝(A22)、绝缘体(A24)、控制器(A25)以及温度传感器(A26)构成。
5.根据权利要求1所述的一种测试破碎岩石的渗透特性试验***，其特征在于：所述测试***由压力变送器(A06)、流量计(A07)、数据采集卡(A10)以及电脑(A11)构成。
6.根据权利要求1所述的一种测试破碎岩石的渗透特性试验***，其特征在于：所述第一高压阀门(A03)与第二高压阀门(A04)串联，用于双作用液压缸(A08)的开启和关闭。
7.根据权利要求1所述的一种测试破碎岩石的渗透特性试验***，其特征在于：所述电脑(A11)与电源(A14)、控制器(A15)电性连接。
8.一种测试破碎岩石的渗透特性试验***的方法，其特征在于：使用时，通过电脑(A11)与电源(A14)、控制器(A15)电性连接，渗流仪(A13)与温度传感器(A26)连接获取传感信号，通过供水***由水泵(A02)、水箱(A01)、渗流仪(A13)、双作用液压缸(A08)以及第一高压阀门(A03)、第二高压阀门(A04)、第三高压阀门(A05)构成，渗流仪(A13)能够模拟井下不同深度的岩层的渗流过程，通过渗流仪(A13)连接双作用液压缸(A08)对下沉的距离进行渗流标定，获得标定的具体参数，通过设置的压力机(A12)与温度传感器(A26)配合使用，在压力强度的作用下，能将地表岩石的具体的温度通过温度传感器(A26)准确的检查出来，第一高压阀门(A03)与第二高压阀门(A04)串联，用于双作用液压缸(A08)的开启和关闭，通过油压***由油泵(A20)、油箱(A21)、溢流阀(A19)、压力表(A18)以及第四高压阀门(A09)构成，给测试***的油泵(A20)做压力输出，溢流阀(A19)接到油箱(A21)溢流的指令，由第四高压阀门(A09)做准备开启和关闭，且油压***与供水***相互作用，用于提供每一次测试动力输出，然测试***由压力变送器(A06)、流量计(A07)、数据采集卡(A10)以及电脑(A11)构成，通过设置的压力机(A12)与温度传感器(A26)配合使用，在压力强度的作用下，能将地表岩石的具体的温度通过温度传感器(A26)准确的检查出来，其中采集卡(A10)将对采集的进行分类，来实现实时采集数据，并通过深度自学习优化特征数据的识别，通过渗流仪(A13)对扫描对象进行补充，用于数据提取，表面特征点提取，在电脑(A11)的参照系下，其采集卡(A10)特征输出，存入电脑(A11)库，提高了测试和改进试验***在设计过程中的精确度，通过温控***由电阻丝(A22)、绝缘体(A24)、控制器(A25)以及温度传感器(A26)构成，绝缘体(A24)与内部的电阻丝(A22)加热传感，其中在控制器(A25)与温度传感器(A26)的相互配合中，能够改变不同高低温度的情况，实时采集渗流数据，扩大了渗流***的测试范围。
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| CN110186776A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-30 | 太原理工大学 | 一种破碎岩体多相耦合蠕变加载试验装置及试验方法 |
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- 2017-11-30 CN CN201711235977.1A patent/CN108267392A/zh active Pending
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