CN116165062A - 不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置，其包括：支撑机台；上固定架，可相对转动的竖直设置在所述支撑机台的上端面一侧；外箱体，固定在所述支撑机台的上端面远离所述上固定架的一侧，用于对煤层岩体样品进行载放；应力加卸载组件，为对称设置的多个，各所述应力加卸载组件均竖直固定在所述支撑机台上，所述应力加卸载组件的一端穿接在所述外箱体上，并与煤层岩体样品相抵靠接触；外设钻孔装置，竖直设置在所述上固定架上，所述外箱体的上端面中部开设有内孔位，所述外设钻孔装置竖直穿过所述内孔位用于对煤层岩体样品进行竖向钻孔；以及形变扩裂检测组件，竖直设置在所述上固定架上的另一侧。
Description
技术领域
本发明属于煤矿裂变实验模拟设备技术领域，具体是不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置。
背景技术
煤矿中裂隙煤岩体的存在严重影响着煤岩体的强度特征和渗透特性，在煤矿岩体工程实践中，应力作用下岩体的变形影响了裂隙开合度及其渗流性质，从而使围岩的渗透和变形性质也发生了变化，因此研究分析不同应力加载、卸载作用下对岩体裂隙力学特性的影响是非常必要的；目前，多数三轴应力加载设备能够实现对裂隙煤岩体的三维应力加卸载作用，但在其裂隙煤岩体形变检测或裂隙扩张检测中相对困难，其裂隙煤岩体中在不同应力作用下所产生的细微形变难以通过肉眼或测量设备精确检测，尤其对于部***隙扩张在煤岩体中部，其更难以精准定位。因此，本领域技术人员提供了不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置，其包括：
支撑机台；
上固定架，可相对转动的竖直设置在所述支撑机台的上端面一侧，所述支撑机台内设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端通过齿轮啮合作用与所述上固定架连接传动；
外箱体，固定在所述支撑机台的上端面远离所述上固定架的一侧，用于对煤层岩体样品进行载放；
应力加卸载组件，为对称设置的多个，各所述应力加卸载组件均竖直固定在所述支撑机台上，所述应力加卸载组件的一端穿接在所述外箱体上，并与煤层岩体样品相抵靠接触；
外设钻孔装置，竖直设置在所述上固定架上，所述外箱体的上端面中部开设有内孔位，所述外设钻孔装置竖直穿过所述内孔位用于对煤层岩体样品进行竖向钻孔；以及
形变扩裂检测组件，竖直设置在所述上固定架上的另一侧，所述形变扩裂检测组件在应力加卸载组件完成对煤层岩体样品的应力加卸载后，通过钻孔伸入煤层岩体样品中并分段对煤层岩体样品进行形变扩裂检测。
进一步，作为优选，所述应力加卸载组件包括：
侧立柱，竖直固定在所述支撑机台上，所述侧立柱上平行固定有导向杆；
驱动件，可相对滑动的设置在所述导向杆上，所述侧立柱上设置有传动链板，所述传动链板的一端与所述驱动件相连接；
液压伸缩缸，横向固定在所述驱动件上；
承接板件，竖直固定在所述液压伸缩缸的输出端；以及
应力加载杆，为竖向排列设置的多个，各所述应力加载杆均横向贯穿固定在所述承接板件上，所述应力加载杆的一端与所述煤层岩体样品相抵靠接触。
进一步，作为优选，还包括：
顶板件，与各所述应力加载杆相一一对应设置，所述应力加载杆被构造成两段式可伸缩结构，且，所述顶板件与所述应力加载杆之间还连接有多个支撑弹簧。
进一步，作为优选，所述形变扩裂检测组件包括：
定位座，可相对横向滑动的设置在所述上固定架上；
伸缩导架，竖直固定在所述定位座中部，所述伸缩导架的一端滑动伸入至煤层岩体样品钻孔中；
上密封盘、下密封盘，同轴固定在所述伸缩导架的下方，所述上密封盘位于所述下密封盘上方；
内联架，竖直对称连接在所述上密封盘与下密封盘之间，所述上密封盘与下密封盘之间还同轴连接有电动伸缩杆；
进水主管，竖直连通在所述上密封盘上，所述进水主管的另一端与外设水箱相连通，用于对上密封盘与下密封盘之间的密封间隙进行排流供给；以及
排水主管，竖直连通在所述下密封盘上，所述排水主管与进水主管上均设置有伸缩管，且所述排水主管用于将排送水体及时排出。
进一步，作为优选，位于煤层岩体样品中的钻孔内还圆周阵列开设有多个侧流孔，各所述侧流孔的横截面成倒梯形结构。
进一步，作为优选，所述上密封盘与下密封盘的组成结构相同；其中，所述上密封盘包括：
固定盘；
定位板，为圆周阵列设置的多个，各所述定位板均竖直设置在固定盘外侧；
微调伸缩杆，横向对称嵌入固定在所述固定盘内，各所述微调伸缩杆的输出端均与所述定位板相连接固定；
主压板，与各所述定位板相对应设置，所述主压板与定位板之间横向连设有内弹簧，所述内弹簧的一端通过内联件与所述主压板相连接；
联动杆，横向固定在所述固定盘内，并与所述主压板一一对应设置，所述联动杆的横截面呈两段式可伸缩结构；以及
密封环套，连设在所述固定盘下方，所述密封环套的一端穿过所述联动杆并与所述主压板相连接。
进一步，作为优选，还包括：
应力检测件，嵌入设置在所述主压板与所述内联件之间，用于对煤层岩体样品与定位板之间的接触应力进行检测。
进一步，作为优选，还包括：
气囊环件，为排列设置的多个，各所述气囊环件均嵌入固定在所述主压板上，所述固定盘上横向设置有气流管，所述气流管的一端与各所述气囊环件相连通，所述气流管的另一端与外设气泵相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，由外箱体对煤层岩体样品进行盛放，通过应力加卸载组件从各方位对煤层岩体样品进行不同强度下的应力加载或卸载；此前，外设钻孔装置能够对煤层岩体样品进行竖向钻孔，优先由形变扩裂检测组件通过钻孔对煤层岩体样品中的钻孔形状以及煤层岩体样品渗流特性进行检测；当应力加卸载组件完成应力加、卸载后，形变扩裂检测组件再次伸入钻孔内对煤层岩体样品的整体形变以及内部裂隙的扩张度进行检测，以形成对比实验，其中，承接板件上设置有多个应力加载杆，各应力加载杆能够从多个定位点进行不同强度应力调整，从而真实还原模拟煤矿井下采动面应力变化；对应的上密封盘与下密封盘可由微调伸缩杆的伸缩作用扩架在钻孔内，此时当应力检测件达到预警值后，对各微调伸缩杆的长度进行计量，再由气囊环件的供气膨缩作用使得应力检测件达到极限值，此时，对气囊环件中的输送气压进行计量，从而方便后期对比实验所得出的煤层岩体样品钻孔形变；由进水主管对上密封盘与下密封盘组合形成的密封间隙进行排流供给，通过测量煤层岩体样品渗流速度以得出其内部裂隙扩张度以及扩张点位。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中应力加卸载组件的结构示意图；
图3为本发明中形变扩裂检测组件的结构示意图；
图4为本发明中上密封盘的结构示意图；
图中：1支撑机台、2上固定架、3外箱体、4驱动电机、5应力加卸载组件、51侧立柱、52传动链板、53液压伸缩缸、54承接板件、55应力加载杆、56顶板件、57支撑弹簧、6形变扩裂检测组件、61定位座、62伸缩导架、63进水主管、64排水主管、65内联架、66侧流孔、7上密封盘、71固定盘、72定位板、73主压板、74内弹簧、75微调伸缩杆、76联动杆、77密封环套、78气囊环件、79气流管、8下密封盘、。
具体实施方式
请参阅图1，本发明实施例中，不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置，其包括：
支撑机台1；
上固定架2，可相对转动的竖直设置在所述支撑机台1的上端面一侧，所述支撑机台1内设置有驱动电机4，所述驱动电机4的输出端通过齿轮啮合作用与所述上固定架2连接传动；
外箱体3，固定在所述支撑机台1的上端面远离所述上固定架2的一侧，用于对煤层岩体样品进行载放；
应力加卸载组件5，为对称设置的多个，各所述应力加卸载组件5均竖直固定在所述支撑机台1上，所述应力加卸载组件5的一端穿接在所述外箱体3上，并与煤层岩体样品相抵靠接触；
外设钻孔装置(图中未示出)，竖直设置在所述上固定架2上，所述外箱体3的上端面中部开设有内孔位，所述外设钻孔装置竖直穿过所述内孔位用于对煤层岩体样品进行竖向钻孔；以及
形变扩裂检测组件6，竖直设置在所述上固定架2上的另一侧，所述形变扩裂检测组件6在应力加卸载组件5完成对煤层岩体样品的应力加卸载后，通过钻孔伸入煤层岩体样品中并分段对煤层岩体样品进行形变扩裂检测。
本实施例中，所述应力加卸载组件5包括：
侧立柱51，竖直固定在所述支撑机台1上，所述侧立柱51上平行固定有导向杆；
驱动件，可相对滑动的设置在所述导向杆上，所述侧立柱51上设置有传动链板52，所述传动链板52的一端与所述驱动件相连接；
液压伸缩缸53，横向固定在所述驱动件上；
承接板件54，竖直固定在所述液压伸缩缸53的输出端；以及
应力加载杆55，为竖向排列设置的多个，各所述应力加载杆55均横向贯穿固定在所述承接板件54上，所述应力加载杆55的一端与所述煤层岩体样品相抵靠接触。
作为较佳的实施例，还包括：
顶板件56，与各所述应力加载杆55相一一对应设置，所述应力加载杆55被构造成两段式可伸缩结构，且，所述顶板件56与所述应力加载杆55之间还连接有多个支撑弹簧57，其中，优先通过液压伸缩缸的横向伸缩作用驱动承接板件向靠近煤层岩体样品一侧方向位移，此时顶板件能够抵靠接触在煤层岩体样品上，再由各应力加载杆的伸缩调节作用将支撑弹簧进行不同程度压缩，从而提供多点位处的不同应力加、卸载作用。
本实施例中，所述形变扩裂检测组件6包括：
定位座61，可相对横向滑动的设置在所述上固定架2上；
伸缩导架62，竖直固定在所述定位座61中部，所述伸缩导架62的一端滑动伸入至煤层岩体样品钻孔中；
上密封盘7、下密封盘8，同轴固定在所述伸缩导架62的下方，所述上密封盘7位于所述下密封盘8上方；
内联架65，竖直对称连接在所述上密封盘7与下密封盘8之间，所述上密封盘7与下密封盘8之间还同轴连接有电动伸缩杆；
进水主管63，竖直连通在所述上密封盘7上，所述进水主管63的另一端与外设水箱相连通，用于对上密封盘7与下密封盘8之间的密封间隙进行排流供给；以及
排水主管64，竖直连通在所述下密封盘8上，所述排水主管64与进水主管63上均设置有伸缩管，且所述排水主管64用于将排送水体及时排出，尤其在针对煤层岩体样品裂隙扩张点位以及裂隙扩张程度的检测，由伸缩导架逐步驱动上密封盘与下密封盘伸入值钻孔内，此时，上密封盘与下密封盘能够密封贴合在其中，由进水主管对其进行内部注水，测量煤层岩体样品的渗流特性；由应力加卸载组件对其进行应力调整，并再次测量煤层岩体样品的渗流特性形成对比，从而能够有效定位裂隙扩张点位以及裂隙扩张程度，此中可由电动伸缩杆的伸缩调整上密封盘与下密封盘之间的垂直间距，从而提高定位检测精度。
本实施例中，位于煤层岩体样品中的钻孔内还圆周阵列开设有多个侧流孔66，各所述侧流孔66的横截面成倒梯形结构，尤其针对整体渗流特性较低，内部紧实度相对较高的部分煤层岩体样品，为降低实验难度，在不同应力加、卸载作用下，其内部产生的裂隙能够优先与侧流孔相连通，尤其在裂隙扩张检测中，水源能够直接通过侧流孔流入至裂隙处，并进行渗流，从而对裂隙点位进行放大，方便检测。
本实施例中，所述上密封盘7与下密封盘8的组成结构相同；其中，所述上密封盘7包括：
固定盘71；
定位板72，为圆周阵列设置的多个，各所述定位板72均竖直设置在固定盘71外侧；
微调伸缩杆75，横向对称嵌入固定在所述固定盘71内，各所述微调伸缩杆75的输出端均与所述定位板72相连接固定；
主压板73，与各所述定位板72相对应设置，所述主压板73与定位板72之间横向连设有内弹簧74，所述内弹簧74的一端通过内联件与所述主压板73相连接；
联动杆76，横向固定在所述固定盘71内，并与所述主压板73一一对应设置，所述联动杆76的横截面呈两段式可伸缩结构；以及
密封环套77，连设在所述固定盘71下方，所述密封环套77的一端穿过所述联动杆76并与所述主压板73相连接。
作为较佳的实施例，还包括：
应力检测件，嵌入设置在所述主压板73与所述内联件之间，用于对煤层岩体样品与定位板72之间的接触应力进行检测，其中需要注意的是，优先拟定应力检测件的预警值与极限值，其中预警值为煤层岩体样品钻孔内壁受主压板压力作用下初步承受预警；而极限值则为煤层岩体样品钻孔内壁受主压板压力作用下压力承受极限。
本实施例中，还包括：
气囊环件78，为排列设置的多个，各所述气囊环件78均嵌入固定在所述主压板73上，所述固定盘71上横向设置有气流管79，所述气流管79的一端与各所述气囊环件78相连通，所述气流管79的另一端与外设气泵(图中未示出)相连接，其中，由微调伸缩杆的伸缩作用将上密封盘与下密封盘扩架在钻孔内，此时当应力检测件达到预警值后，对各微调伸缩杆的长度进行计量，再由气囊环件的供气膨缩作用使得应力检测件达到极限值，此时，对气囊环件中的输送气压进行计量，从而方便后期对比实验所得出的煤层岩体样品钻孔形变；同时气囊环件具有较高的防水隔离效果，提高密封性。
具体地，在不同卸载条件下对煤岩层体形变扩裂检测实验中，从煤矿井下采动面提取煤岩层体样品，并将其放置于外箱体中，通过外设钻孔装置对煤层岩体样品进行竖向钻孔，此时，形变扩裂检测组件可优先对煤岩层体样品进行初步渗流特性检测，由应力加卸载组件与煤层岩体样品相抵靠接触，并对其进行不同强度的应力加、卸载调整；形变扩裂检测组件再次伸入钻孔内对煤层岩体样品的整体形变以及内部裂隙的扩张度进行检测，以形成对比实验，从而模拟煤矿井下采动面应力变化下煤层内部结构变化与裂隙产生。
上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置，其特征在于：其包括：
支撑机台(1)；
上固定架(2)，可相对转动的竖直设置在所述支撑机台(1)的上端面一侧，所述支撑机台(1)内设置有驱动电机(4)，所述驱动电机(4)的输出端通过齿轮啮合作用与所述上固定架(2)连接传动；
外箱体(3)，固定在所述支撑机台(1)的上端面远离所述上固定架(2)的一侧，用于对煤层岩体样品进行载放；
应力加卸载组件(5)，为对称设置的多个，各所述应力加卸载组件(5)均竖直固定在所述支撑机台(1)上，所述应力加卸载组件(5)的一端穿接在所述外箱体(3)上，并与煤层岩体样品相抵靠接触；
外设钻孔装置，竖直设置在所述上固定架(2)上，所述外箱体(3)的上端面中部开设有内孔位，所述外设钻孔装置竖直穿过所述内孔位用于对煤层岩体样品进行竖向钻孔；以及
形变扩裂检测组件(6)，竖直设置在所述上固定架(2)上的另一侧，所述形变扩裂检测组件(6)在应力加卸载组件(5)完成对煤层岩体样品的应力加卸载后，通过钻孔伸入煤层岩体样品中并分段对煤层岩体样品进行形变扩裂检测。
2.根据权利要求1所述的不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置，其特征在于：所述应力加卸载组件(5)包括：
侧立柱(51)，竖直固定在所述支撑机台(1)上，所述侧立柱(51)上平行固定有导向杆；
驱动件，可相对滑动的设置在所述导向杆上，所述侧立柱(51)上设置有传动链板(52)，所述传动链板(52)的一端与所述驱动件相连接；
液压伸缩缸(53)，横向固定在所述驱动件上；
承接板件(54)，竖直固定在所述液压伸缩缸(53)的输出端；以及
应力加载杆(55)，为竖向排列设置的多个，各所述应力加载杆(55)均横向贯穿固定在所述承接板件(54)上，所述应力加载杆(55)的一端与所述煤层岩体样品相抵靠接触。
3.根据权利要求2所述的不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置，其特征在于：还包括：
顶板件(56)，与各所述应力加载杆(55)相一一对应设置，所述应力加载杆(55)被构造成两段式可伸缩结构，且，所述顶板件(56)与所述应力加载杆(55)之间还连接有多个支撑弹簧(57)。
4.根据权利要求1所述的不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置，其特征在于：所述形变扩裂检测组件(6)包括：
定位座(61)，可相对横向滑动的设置在所述上固定架(2)上；
伸缩导架(62)，竖直固定在所述定位座(61)中部，所述伸缩导架(62)的一端滑动伸入至煤层岩体样品钻孔中；
上密封盘(7)、下密封盘(8)，同轴固定在所述伸缩导架(62)的下方，所述上密封盘(7)位于所述下密封盘(8)上方；
内联架(65)，竖直对称连接在所述上密封盘(7)与下密封盘(8)之间，所述上密封盘(7)与下密封盘(8)之间还同轴连接有电动伸缩杆；
进水主管(63)，竖直连通在所述上密封盘(7)上，所述进水主管(63)的另一端与外设水箱相连通，用于对上密封盘(7)与下密封盘(8)之间的密封间隙进行排流供给；以及
排水主管(64)，竖直连通在所述下密封盘(8)上，所述排水主管(64)与进水主管(63)上均设置有伸缩管，且所述排水主管(64)用于将排送水体及时排出。
5.根据权利要求4所述的不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置，其特征在于：位于煤层岩体样品中的钻孔内还圆周阵列开设有多个侧流孔(66)，各所述侧流孔(66)的横截面成倒梯形结构。
6.根据权利要求4所述的不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置，其特征在于：所述上密封盘(7)与下密封盘(8)的组成结构相同；其中，所述上密封盘(7)包括：
固定盘(71)；
定位板(72)，为圆周阵列设置的多个，各所述定位板(72)均竖直设置在固定盘(71)外侧；
微调伸缩杆(75)，横向对称嵌入固定在所述固定盘(71)内，各所述微调伸缩杆(75)的输出端均与所述定位板(72)相连接固定；
主压板(73)，与各所述定位板(72)相对应设置，所述主压板(73)与定位板(72)之间横向连设有内弹簧(74)，所述内弹簧(74)的一端通过内联件与所述主压板(73)相连接；
联动杆(76)，横向固定在所述固定盘(71)内，并与所述主压板(73)一一对应设置，所述联动杆(76)的横截面呈两段式可伸缩结构；以及
密封环套(77)，连设在所述固定盘(71)下方，所述密封环套(77)的一端穿过所述联动杆(76)并与所述主压板(73)相连接。
7.根据权利要求6所述的不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置，其特征在于：还包括：
应力检测件，嵌入设置在所述主压板(73)与所述内联件之间，用于对煤层岩体样品与定位板(72)之间的接触应力进行检测。
8.根据权利要求7所述的不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置，其特征在于：还包括：
气囊环件(78)，为排列设置的多个，各所述气囊环件(78)均嵌入固定在所述主压板(73)上，所述固定盘(71)上横向设置有气流管(79)，所述气流管(79)的一端与各所述气囊环件(78)相连通，所述气流管(79)的另一端与外设气泵相连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211357385.8A CN116165062A (zh) | 2022-11-01 | 2022-11-01 | 不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211357385.8A CN116165062A (zh) | 2022-11-01 | 2022-11-01 | 不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116165062A true CN116165062A (zh) | 2023-05-26 |
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ID=86417093
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| CN202211357385.8A Pending CN116165062A (zh) | 2022-11-01 | 2022-11-01 | 不同卸载条件下的煤层岩体形变扩裂检测装置 |
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| CN (1) | CN116165062A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117387557A (zh) * | 2023-12-08 | 2024-01-12 | 中国云南路建集团股份公司 | 一种公路施工质量检测装置 |
-
2022
- 2022-11-01 CN CN202211357385.8A patent/CN116165062A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117387557A (zh) * | 2023-12-08 | 2024-01-12 | 中国云南路建集团股份公司 | 一种公路施工质量检测装置 |
| CN117387557B (zh) * | 2023-12-08 | 2024-03-12 | 中国云南路建集团股份公司 | 一种公路施工质量检测装置 |
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