专利汇可以提供一种气固热耦合的煤岩体滞弹性各向异性探测装置及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种气固热耦合的 煤 岩体滞弹性 各向异性 探测装置及方法,包括承压腔体、热-气体传输系统、煤岩体放置台、真三轴加压系统、 声波 换能器组 和声 波仪,所述承压腔体由上部敞口的承压容器和 活塞 顶盖组成,所述真三轴加压系统的多个轴压杆分别穿过承压容器的 侧壁 和活塞顶盖与煤岩试样的四个侧面和顶面 接触 ,所述热-气体传输系统包括 真空 泵 、安全气瓶、高压瓦斯气瓶、加热储气瓶和恒温 水 箱;本发明能够模拟深部原位煤体的真实情况,从而得出煤岩体在不同瓦斯压 力 、不同 温度 及不同三轴加载 应力 共同影响下的声波衰减系数各向异性特征,进而能分析煤岩体的滞弹性各向异性,为后续的煤矿勘探开采提供理论 支撑 。,下面是一种气固热耦合的煤岩体滞弹性各向异性探测装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种气固热耦合的煤岩体滞弹性各向异性探测装置,其特征在于,包括承压腔体(5)、热-气体传输系统、煤岩体放置台(8)、真三轴加压系统(10)、声波换能器组(6)和声波仪(9),
所述承压腔体(5)由上部敞口的承压容器和活塞顶盖(2)组成,活塞顶盖(2)密封固定在承压容器的敞口处,煤岩体放置台(8)固定在承压容器内,煤岩试样(4)处于煤岩体放置台(8)上,所述煤岩试样(4)为正方体;
所述真三轴加压系统(10)的多个轴压杆(1)分别穿过承压容器的侧壁和活塞顶盖(2)与煤岩试样(4)的四个侧面和顶面接触,声波换能器组(6)为三个,三个声波换能器组(6)均匀分布在煤岩试样(4)的六个面,所述声波换能器组(6)由两个相对设置的声波发射换能器和声波接收换能器组成,声波发射换能器和声波接收换能器分别耦合在煤岩试样(4)的两个相对面,三个声波换能器组(6)通过连接线与承压容器外部的声波仪(9)连接;
所述热-气体传输系统包括真空泵(17)、安全气瓶(16)、高压瓦斯气瓶(15)、加热储气瓶、恒温水箱、温度传感器和温度显示器,所述真空泵(17)的一端通过管路与承压容器内部密封连通,真空泵(17)的另一端通过管路与安全气瓶(16)连通,高压瓦斯气瓶(15)通过充气管路与加热储气瓶(13)的一端密封连通,加热储气瓶(13)的另一端与承压容器内部密封连通,增/减压阀(12)装在加热储气瓶(13)与承压容器之间的充气管路上,压力表(11)装在增/减压阀(12)与承压容器之间的充气管路上;加热储气瓶(13)放置在恒温水箱(14)内,温度传感器(7)设置在承压容器内,温度显示器(3)设置在承压容器外表面,恒温水箱(14)的控制器分别与温度传感器(7)和温度显示器(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种气固热耦合的煤岩体滞弹性各向异性探测装置,其特征在于,所述煤岩体放置台(8)顶面和多个轴压杆(1)端部均开设圆凹槽,使三个声波换能器组(6)中的声波发射换能器和声波接收换能器分别处于各个圆凹槽内,并通过弹簧使各个声波发射换能器和声波接收换能器均与煤岩试样(4)的六个面压紧耦合。
3.根据权利要求1所述的一种气固热耦合的煤岩体滞弹性各向异性探测装置,其特征在于,所述分别处于煤岩试样(4)四个侧面的轴压杆(1)端部均采用柔性接触,处于煤岩试样(4)顶面的轴压杆(1)端部采用刚性接触。
4.一种气固热耦合的煤岩体滞弹性各向异性探测方法,其特征在于,具体步骤为:
A、选择多个不同物理力学性质的原生结构煤岩体或者预制不同物理力学性质的合成煤岩体制成的正方体试样,作为煤岩试样(4);
B、打开承压腔体(5)的活塞顶盖(2),选取步骤A制成的其中一个煤岩试样(4)放置在承压容器内的煤岩体放置台(8)上,调节真三轴加压系统(10),使各个轴压杆(1)的压头分别与煤岩试样(4)的各个面接触,同时使各个声波发射换能器和声波接收换能器与煤岩试样(4)的各个面直接耦合,完成后使活塞顶盖(2)与承压容器密封固定;
C、在煤岩体测试前,开启增/减压阀(12),高压瓦斯气瓶(15)通过充气管路向承压腔体(5)内充入瓦斯气体,观察压力表(11)当承压腔体(5)内的瓦斯气体达到一定压力后,关闭增/减压阀(12),然后持续观察压力表(11)在一段时间内数值变化情况,从而对承压腔体(5)内部气密性进行检查,当气密性检查完毕并确认气密性良好之后,将承压腔体(5)内的瓦斯气体排入安全气瓶内(13);
D、开启真空泵(17)对承压腔体(5)内进行抽真空,通过压力表(11)观察,当承压腔体(5)内达到一定真空值之后停止真空泵(17),开启声波仪(9)使各个声波发射换能器发射声波信号,声波信号经过煤岩试样(4)至与其对应的各个声波接收换能器,各个声波接收换能器将接收的声波信号反馈给声波仪,声波仪(9)实时记录,并根据声波发射换能器发出时的声波振幅和声波接收换能器接收到的声波振幅相比,从而得出煤岩试样(4)处于常温、真空、无荷载情况下三个声波换能器组(6)各自测得的声波振幅变化情况,然后通过声波振幅变化情况计算得出不同层理方向的声波衰减系数,作为对照数据;
E、完成步骤D的采集后,开启真三轴加压系统,使各个轴压杆在煤岩试样(4)的垂向、走向和倾向上分别独立施加应力σ1、应力σ2、应力σ3的荷载,且σ1>σ2>σ3,先启动恒温水箱(14)对加热储气瓶(13)加热,然后打开增/减压阀(12),瓦斯气体从高压瓦斯气瓶(15)经过加热储气瓶(13)进行加热后进入承压腔体(5)内,温度传感器(7)将实时检测的承压腔体内部温度值反馈给恒温水箱(14)的控制器,控制器将该温度值通过温度显示器(3)进行显示,同时控制器将实时检测温度值与设定温度值进行比较,若实时检测温度值达到设定温度值,则控制器控制恒温水箱(14)维持恒温,瓦斯气体持续注入承压腔体(5)内,通过压力表(11)观察达到设定压力值后关闭增/减压阀(12);开启声波仪(9)记录在该瓦斯压力值、温度值及三轴加载应力值下三个声波换能器组(6)各自测得的声波振幅变化情况,然后调整瓦斯压力值、温度值及三轴加载应力值后,开启声波仪(9)再次记录在该情况下的三个声波换能器组(6)各自测得的声波振幅变化情况,然后计算得出该煤岩试样(4)处于不同瓦斯压力、不同温度及不同三轴加载应力情况下不同层理方向上的声波衰减系数情况;
F、完成后,先卸载煤岩试样的三轴加载应力,接着停止恒温水箱(14)工作,然后再将瓦斯气体通过管路排出到安全气瓶(16)内,对承压容器内的瓦斯压力进行卸载,最后打开活塞顶盖(2),取出已测量的煤岩试样(4);在步骤A中制得的煤岩试样(4)中再选取一个,重复步骤B~F,直至所有制备的煤岩试样(4)均完成测试过程;
G、对得出的不同煤岩试样(4)、不同瓦斯压力、不同温度及不同三轴加载应力情况下,煤岩试样走向、倾向和垂向的声波衰减系数并结合步骤D得出的对照数据进行综合分析,得出不同煤岩试样(4)在不同层理方向上的衰减系数差异,最终根据衰减系数差异分析煤岩试样(4)在各种条件下的滞弹性各向异性。
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