CN206573380U

CN206573380U - 煤岩三轴蠕变渗流试验***

Info

Publication number: CN206573380U
Application number: CN201720218607.6U
Authority: CN
Inventors: 孙刘涛; 徐枫; 王登科; 刘淑敏; 吕瑞环; 李文睿
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2027-03-08

Abstract

煤岩三轴蠕变渗流试验***，包括三轴压力室、加载装置、变形测试装置、渗流装置和数据采集装置；三轴压力室包括上座、下座和螺栓；加载装置包括加压活塞杆、导向装置、油泵和进、排油孔；变形测试装置包括轴向应变传感器、金属线和传感器接线柱；渗流装置包括高压瓦斯气瓶、减压阀、气压表、进气管、出气管和气体流量计；数据采集装置包括数据线和计算机。本实用新型操作便捷，精度较高，可实现长时间蠕变加载，研究长期载荷条件下的煤岩应力场中蠕变过程中瓦斯渗流规律。

Description

煤岩三轴蠕变渗流试验***

技术领域

本实用新型属于蠕变渗流装置技术领域，尤其涉及一种煤岩三轴蠕变渗流试验***。

背景技术

煤炭埋藏于地层深部，是一种典型的孔隙-裂隙双重介质，与其伴生的瓦斯以吸附态、游离态赋存于其中。瓦斯在煤层中的流动包括瓦斯气体的吸附、解吸、扩散和渗流等过程，是一个非常复杂的运移过程。含瓦斯煤的渗透率是反映瓦斯气体在煤层中渗流难易程度的重要指标，标志着煤层瓦斯抽采难易程度的关键参数。随着煤矿进入深部开采，煤层将进入高地应力、高渗透压力和高地温的恶劣环境，在外部载荷作用下具有很强的蠕变特性。煤层瓦斯在运移过程中受到蠕变变形的影响，同时蠕变变形反过来也会影响煤层瓦斯的流动，这就是所谓的蠕变-渗流耦合效应。正是这种效应使得煤层瓦斯抽采钻孔周围的瓦斯流动变得更加复杂，由于煤层瓦斯抽采关系到我国煤矿安全开采和瓦斯的综合利用等问题，所以研究含瓦斯煤的流变特性、受载破坏特征和瓦斯渗流-吸附解吸规律具有非常重要的现实意义。现有的煤岩三轴蠕变渗流试验***结构复杂，精度欠缺，密封性差，不便于操作。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种操作便捷，精度较高，可实现长时间蠕变加载的煤岩三轴蠕变渗流试验***。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：煤岩三轴蠕变渗流试验***包括三轴压力室、加载装置、变形测试装置、渗流装置和数据采集装置；三轴压力室包括上座、下座和螺栓，上座和下座之间设有密封垫圈，并通过螺栓连接固定；加载装置包括加压活塞杆、导向装置、油泵和进、排油孔，导向套和导向装置保证加压活塞杆在垂直方向对煤岩实施持续加载，油箱经过油泵和截止阀连接到进、排油孔，并通入到三轴压力室内；变形测试装置包括轴向应变传感器、金属线和传感器接线柱，热缩管套在煤岩外部，两端由金属箍固定，轴向应变传感器固定在加压活塞杆上，通过金属线接到传感器接线柱上；渗流装置包括高压瓦斯气瓶、减压阀、气压表、进气管、出气管和气体流量计，高压瓦斯气瓶出气端设有开关，进气管上依次设有减压阀、气压表和截止阀，并通入加压活塞杆，出气管接入气体流量计；数据采集装置包括数据线和计算机，传感器接线柱上的数据线连接到计算机，气体流量计的信息也传输到计算机。

煤岩与热缩管之间使用卡夫特密封胶进行密封，并用金属箍对热缩管两端加固。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下优点。

1、本实用新型的煤岩三轴蠕变渗流试验***包括三轴压力室、加载装置、变形测试装置、渗流装置和数据采集装置，三轴压力室由上座和下座通过螺栓连接组成，密封良好，为蠕变渗流试验的煤岩提供了较好的密闭空间；加载装置分为轴向加载装置和径向加载装置，导向套和导向装置保证加压活塞杆在垂直方向对煤岩实施持续均匀加载，油箱中的液压油经过油泵、截止阀和进、排油孔通入到三轴压力室内，实现对煤岩的径向的均匀加载；变形测试装置用于实时监测煤岩蠕变过程中的轴向应变情况；渗流装置用于提供一定压力的瓦斯气体，实现加载条件下煤岩的渗流过程；数据采集装置用于实时采集瓦斯气体流量和煤岩受载条件下变形。

2、本实用新型采用变形测试装置，热缩管套在煤岩外部，两端由金属箍固定，轴向应变传感器固定在加压活塞杆上，并随着煤岩的轴向变形而发生变形，应变信息通过金属线传输到传感器接线柱上，并被计算机实时采集，数据以图线的形式在计算机上显示，为科研人员节省了数据处理时间。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

其中，1：下座；2：上座；3：螺栓；4：进、排油孔；5：导向装置；6：加压活塞杆；7：进气管；8：导向套；9：排空气孔；10：金属箍；11：热缩管；12：轴向应变传感器；13：煤岩；14：金属线；15：传感器接线柱；16：数据线；17：出气管；18：气体流量计；19：计算机；20：油箱；21：油泵；22：截止阀；23：高压瓦斯气瓶；24：开关；25：减压阀；26：气压表；27：截止阀；28：密封垫圈。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的煤岩三轴蠕变渗流试验***包括三轴压力室、加载装置、变形测试装置、渗流装置和数据采集装置；三轴压力室包括上座2、下座1和螺栓3，上座2和下座1之间设有密封垫圈28，并通过螺栓3连接固定；加载装置包括加压活塞杆6、导向装置5、油泵21和进、排油孔4，导向套8和导向装置5保证加压活塞杆6在垂直方向对煤岩13实施持续加载，油箱20经过油泵21和截止阀22连接到进、排油孔4，并通入到三轴压力室内；变形测试装置包括轴向应变传感器12、金属线14和传感器接线柱15，热缩管11套在煤岩13外部，两端由金属箍14固定，轴向应变传感器12固定在加压活塞杆6上，通过金属线14接到传感器接线柱15上；渗流装置包括高压瓦斯气瓶23、减压阀25、气压表26、进气管7、出气管17和气体流量计18，高压瓦斯气瓶23出气端设有开关24，进气管7上依次设有减压阀25、气压表26和截止阀27，并通入加压活塞杆6，出气管17接入气体流量计18；数据采集装置包括数据线16和计算机19，传感器接线柱15上的数据线16连接到计算机19，气体流量计18的信息也传输到计算机19。

煤岩13与热缩管11之间使用卡夫特密封胶进行密封，并用金属箍10对热缩管11两端加固。

本实用新型的工作过程为：将煤岩13安放在加压活塞杆6正下方，涂上一层卡夫特密封胶，套上热缩管11，并用热风吹热缩管11使其收缩包紧煤岩13，然后用金属箍10对热缩管11上、下端加固，保证煤岩13与三轴压力室隔开，再将轴向应变传感器12固定在加压活塞杆6上，其下端引出的金属线14接到传感器接线柱15上；上座2和下座1之间安装密封垫圈28，并通过螺栓3连接固定；对加压活塞杆6施加一定轴向载荷值，打开排空气孔9和截止阀22，启动油泵21，油箱20中的液压油通过进、排油孔4进入且充满三轴压力室，液压油对煤岩13维持一定的围压载荷，关闭排空气孔9、截止阀22和油泵21；最后，打开高压瓦斯气瓶24出气端的开关24和截止阀27，调节减压阀25，使气压表26显示试验所需瓦斯压力值，瓦斯气体经过进气管7从煤岩13上端进入，运移到下端经过出气管17和气体流量计18；试验过程中，计算机19会实时采集煤岩13的蠕变数据和渗流数据，并以图像的形式显示出来含瓦斯煤的应力-应变曲线。

Claims

1.煤岩三轴蠕变渗流试验***，其特征在于：包括三轴压力室、加载装置、变形测试装置、渗流装置和数据采集装置；三轴压力室包括上座、下座和螺栓，上座和下座之间设有密封垫圈，并通过螺栓连接固定；加载装置包括加压活塞杆、导向装置、油泵和进、排油孔，导向套和导向装置保证加压活塞杆在垂直方向对煤岩实施持续加载，油箱经过油泵和截止阀连接到进、排油孔，并通入到三轴压力室内；变形测试装置包括轴向应变传感器、金属线和传感器接线柱，热缩管套在煤岩外部，两端由金属箍固定，轴向应变传感器固定在加压活塞杆上，通过金属线接到传感器接线柱上；渗流装置包括高压瓦斯气瓶、减压阀、气压表、进气管、出气管和气体流量计，高压瓦斯气瓶出气端设有开关，进气管上依次设有减压阀、气压表和截止阀，并通入加压活塞杆，出气管接入气体流量计；数据采集装置包括数据线和计算机，传感器接线柱上的数据线连接到计算机，气体流量计的信息也传输到计算机。

2.根据权利要求1所述的煤岩三轴蠕变渗流试验***，其特征在于：煤岩与热缩管之间使用卡夫特密封胶进行密封，并用金属箍对热缩管两端加固。