一种煤体变形测试装置、测试系统及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种煤体变形测试装置、测试系统及测试方法，属于煤体特性研究技术领域。测试装置包括筒体，其为中空结构，中部空腔与筒体两端面连通；样品放置板，其布置于筒体中空内壁中，样品放置板上设有放置煤样的放置位；堵头，其可拆卸式连接于筒体中部空腔两端，堵头中部水平贯穿设置有通气孔；所述筒体顶部对应放置位的位置处贯穿至中空内壁开设有窗口；还包括：护板，其固定于筒体顶面上，护板对应窗口位置处贯穿开设有让位孔一；玻璃窗，其嵌设于护板的让位孔一处。本发明专利技术在测试过程中不会受到电磁场、湿度等因素影响实验结果，能同时对实验时的压力、温度等参数进行控制调整，准确采集煤样形变数据，有助于提高实验结果的综合性有效性。果的综合性有效性。果的综合性有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种煤体变形测试装置、测试系统及测试方法


[0001]本专利技术属于煤体特性研究
，更具体地说，涉及一种煤体变形测试装置、测试系统及测试方法。

技术介绍

[0002]大量研究成果表明，煤体吸附瓦斯会发生膨胀变形，解吸瓦斯会发生收缩变形，这种变形会导致煤体强度、应力状态和孔隙结构发生变化，进而影响煤层瓦斯赋存特征与运移特性，因此，研究煤吸附/解吸瓦斯变形和应变力的动态演化特征与机理对深入认识煤岩瓦斯动力灾害的演化机理，获得煤层瓦斯的真实运移规律，指导煤层气高产高效开采等具有重要意义。
[0003]近年来，随着人们对煤岩吸附变形特征方面的研究的不断深入，研发了许多用于测试煤岩吸附、解吸变形的仪器装置，这些设备大多时在恒温条件下，利用应变传感器和压力传感器收集信息，结合质量流量计，通过数据分析系统得到相关数据，这些设备推动了相关科研的进展，但是在实际使用过程中存在实验结果单一、误差大等缺陷。
[0004]经检索，中国专利公开号：CN 109946215 A；公开日：2019年6月28日；公开了一种原位煤体气体吸附量测试模拟装置，包括原位煤体模拟系统、煤体注水系统、吸附平衡系统、吸附监测系统、数据采集与分析系统；原位煤体模拟系统中采用柱状煤体试验，通过围压加载器和轴压加载器模拟原位煤体所受的应力，通过煤体注水系统模拟原位煤体的含水量，以煤体对气体发生吸附过程中煤体应变的动态变化特征反应煤体对气体的吸附动力学过程，以煤体达到吸附平衡前后的时间节点为关键点，厘定煤体吸附作用引起的气体参考缸压力变化，通过改变煤体所受的模拟应力和含水量得出不同条件下煤体对气体的吸附量。该申请案解决了常规容量法的不足之处，提高了实验精度，但该申请案的装置采用了应变片作为应变传感器去测定煤体形变量，而应变片本身存在缺陷，容易受到环境的影响，如：电磁场、湿度、化学腐蚀等等，并且在连接到测试煤样的过程中粘连的情况也极大影响实验结果，且应变片只能测定一个方向上的应变，不能进行煤样的吸附、解吸时变形的各向异性分布差异的变化规律研究，以及含水煤体含水量等对变形曲线和各向异性等影响分析。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题至少之一，根据本专利技术的一方面，提供了一种煤体变形测试装置，该装置包括：筒体，其为水平放置的中空结构，中部空腔呈圆柱型，中部空腔与筒体两端面连通；样品放置板，其水平可拆卸布置与筒体中空内壁中，样品放置板上设有放置煤样的放置位；堵头，其可拆卸式连接于筒体中部空腔两端，堵头中部水平贯穿设置有通气孔；
所述筒体顶部对应放置位的位置处贯穿至中空内壁开设有窗口；还包括：护板，其固定于筒体顶面上，护板对应窗口位置处贯穿开设有让位孔一；玻璃窗，其嵌设于护板的让位孔一处。
[0006]根据本专利技术实施例的煤体变形测试装置，可选地，还包括：压盖，其通过紧固件固定于护板顶面上，压盖对应窗口位置处贯穿开设让位孔二，让位孔二的大小与窗口大小相同。
[0007]根据本专利技术实施例的煤体变形测试装置，可选地，所述护板的让位孔一孔面积大于窗口面积；所述玻璃窗顶面边缘与压盖底面间通过密封垫一压紧接触；所述玻璃窗底面边缘与筒体顶面间通过密封垫二压紧接触。
[0008]根据本专利技术实施例的煤体变形测试装置，可选地，还包括：压帽，其可拆卸式连接于筒体外壁两端，压帽对应通气孔位置处开设有让位孔三。
[0009]根据本专利技术实施例的煤体变形测试装置，可选地，所述样品放置板为弧形板，与筒体中部空腔内壁面相匹配；所述样品放置板上设有多处放置位，每处放置位由两片竖直凸起于样品放置板顶面的挡板构成；每处放置位中两挡板的间距大于两倍的煤样长度。
[0010]根据本专利技术的另一方面，提供了一种煤体变形测试系统，该系统包括：测试装置，其为本专利技术的煤体变形测试装置；恒温箱，测试装置置于恒温箱中；增压单元，其与测试装置的一端通气孔连通，向测试装置内输入实验用测试气体；抽真空单元，其与测试装置的一端通气孔连通，在实验开始时将测试装置的中部空腔抽真空；显微镜摄像头，其设于测试装置的窗口正上方，采集窗口下方煤样长度变化信息；终端设备，其接收显微镜摄像头采集的煤样长度变化信息、恒温箱温度信息及测试装置中空腔体内压力信息，并呈现给用户；气体自动计量装置，其与测试装置的另一端通气孔连通，监测测试装置内煤样的气体吸附量。
[0011]根据本专利技术实施例的煤体变形测试系统，可选地，所述增压单元包括：气源瓶、空压机、气体增压泵、增压进气阀、储气罐、高压气体出口阀、气体减压阀、调压压力表和调压气体出口阀；所述气源瓶内盛装实验用气体，气源瓶与空压机均与气体增压泵进口连通，气体增压泵出口管路设置增压进气阀，储气罐与气体增压泵的出口管路连通，高压气体出口阀也设于气体增压泵的出口管路上，储气罐的连通处位于增压进气阀与高压气体出口阀之间，气体减压阀、调压压力表和调压气体出口阀依次设置于高压气体出口阀之后的出口管路上，出口管路最终于测试装置的一端通气孔连通。
[0012]根据本专利技术实施例的煤体变形测试系统，可选地，还包括：标准室，其连通于调压气体出口阀与测试装置的一端通气孔之间的管路上；压力传感器一，其与标准室连接，监测标准室内部气体压力；装置进气阀一，其设置于测试装置的一端通气孔的进口管路上；
压力传感器二，其与测试装置连接，监测测试装置中部空腔的气体压力。
[0013]根据本专利技术实施例的煤体变形测试系统，可选地，所述测试装置有多个，多个测试装置相互并联；所述气源瓶有多种，多个气源瓶相互并联；所述储气罐个数与气源瓶种类数相同，多个储气罐相互并联。
[0014]根据本专利技术的又一方面，提供了一种煤体变形测试方法，包括如下步骤：一、装样，取下测试装置筒体一端的压帽与堵头，取出样品放置板，将煤样放置在样品放置板的放置位中，煤样的一端部与放置位一挡板抵接，放置好后将样品放置板放回筒体内，塞好堵头并盖好压帽；二、抽真空，启动抽真空单元将测试装置中部空腔抽真空，然后关闭测试装置两端的阀门；三、控温，打开恒温箱电源，调节至实验所需温度并恒定；四、调试，将显微镜摄像头布置于测试装置窗口正上方，通过终端设备控制显微镜摄像头的位置移动，使显微镜摄像头对准窗口下的煤样端面，调节显微镜摄像头的目镜和物镜，直至终端设备显示出清晰的煤样端面轮廓，定时对窗口下煤样端面拍摄图片；五、增压，通过增压单元向标准室内注入实验所需气体至压力传感器一上的压力达到实验所需压力，关闭调压气体出口阀，打开装置进气阀，气体进入测试装置中部空腔被煤样吸附，显微镜摄像头将定时拍摄的图片传输至终端设备，得出煤样随时间伸长变形的数据；六、实验结束，关闭恒温箱，待内部温度降低至常温后，打开放空阀放空测试装置内的压力，取出测试装置内的煤样，实验完毕。
[0015]有益效果相比于现有技术，本专利技术至少具备如下有益效果：（1）本专利技术的煤体变形测试装置，通过摄像头采集窗口下方的煤样图片，能对煤样吸附形变信息进行有效采集，测试数据不会受到电磁场、湿度、化学腐蚀、粘连等因素影响；本专利技术的装置密封性高，压力变化不会对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤体变形测试装置，其特征在于，包括：筒体，其为水平放置的中空结构，中部空腔呈圆柱型，中部空腔与筒体两端面连通；样品放置板，其水平可拆卸布置于筒体中空内壁中，样品放置板上设有放置煤样的放置位；堵头，其可拆卸式连接于筒体中部空腔两端，堵头中部水平贯穿设置有通气孔；所述筒体顶部对应放置位的位置处贯穿至中空内壁开设有窗口；还包括：护板，其固定于筒体顶面上，护板对应窗口位置处贯穿开设有让位孔一；玻璃窗，其嵌设于护板的让位孔一处。2.根据权利要求1所述的一种煤体变形测试装置，其特征在于，还包括：压盖，其通过紧固件固定于护板顶面上，压盖对应窗口位置处贯穿开设让位孔二，让位孔二的大小与窗口大小相同。3.根据权利要求2所述的一种煤体变形测试装置，其特征在于：所述护板的让位孔一孔面积大于窗口面积；所述玻璃窗顶面边缘与压盖底面间通过密封垫一压紧接触；所述玻璃窗底面边缘与筒体顶面间通过密封垫二压紧接触。4.根据权利要求3所述的一种煤体变形测试装置，其特征在于，还包括：压帽，其可拆卸式连接于筒体外壁两端，压帽对应通气孔位置处开设有让位孔三。5.根据权利要求4所述的一种煤体变形测试装置，其特征在于：所述样品放置板为弧形板，与筒体中部空腔内壁面相匹配；所述样品放置板上设有多处放置位，每处放置位由两片竖直凸起于样品放置板顶面的挡板构成；每处煤样放置位中两挡板的间距大于两倍的煤样长度。6.一种煤体变形测试系统，其特征在于，包括：测试装置，其为权利要求5所述的煤体变形测试装置；恒温箱，测试装置置于恒温箱中；增压单元，其与测试装置的一端通气孔连通，向测试装置内输入实验用测试气体；抽真空单元，其与测试装置的一端通气孔连通，在实验开始时将测试装置的中部空腔抽真空；显微镜摄像头，其设于测试装置的窗口正上方，采集窗口下方煤样长度变化信息；终端设备，其接收显微镜摄像头采集的煤样长度变化信息、恒温箱温度信息及测试装置中空腔体内压力信息，并呈现给用户；气体自动计量装置，其与测试装置的另一端通气孔连通，监测测试装置内煤样的气体吸附量。7.根据权利要求6所述的一种煤体变形测试系统，其特征在于：所述增压单元包括：气源瓶、空压机、气体增压泵、增压进气阀、储气罐、高压气体出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，刘敏轩，王浩，刘清泉，裴晓东，易明浩，郑思文，朱子斌，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：