[发明专利]一种受载煤岩电荷感应的试验装置

说明书

技术领域

本发明是涉及一种受载煤岩电荷感应的试验装置，特别是涉及一种研究煤岩在单轴压缩或摩擦条件下的电荷感应的试验装置。

背景技术

深部开采是煤炭行业发展的必然趋势。深部煤岩体的组成结构特征、变形破坏特征、能量聚释特征及工程响应特性均与浅部煤岩体明显不同，更易诱发冲击地压灾害，造成井下严重破坏和人员大量伤亡，这已被近年发生的重大煤矿事故所证实。新的预测技术和防治技术亟待研究。

何学秋、王恩元等提出了使用电磁辐射预测煤矿冲击地压、煤与瓦斯突出的原理及预报方法。在大量试验、理论研究的基础上，电磁辐射技术已成为煤矿冲击地压、煤与瓦斯突出等矿井动力灾害的重要预测预报方法。而煤岩电磁辐射的前提和基础是电荷的分离，但电荷的分离并不一定有电磁辐射，说明煤岩电荷感应信号与煤岩变形破裂的关系更为直接。因此，可发展煤岩电荷感应技术来预测矿井动力灾害。

根据煤岩电荷感应来预测预报矿井动力灾害，就需要弄清动力灾害孕育过程中煤岩电荷产生机理。现有研究对煤岩电荷产生机理不清楚，各抒己见，其中有观点认为：（1）在非平衡力作用下，煤岩非均匀形变引起电荷迁移，产生自由电荷。（2）压电效应产生自由电荷。（3）煤岩颗粒之间摩擦产生自由电荷。但在煤岩变形破裂过程中电荷产生机理只有一个，所以有必要研究切合实际的机理。

因此，需要一种试验装置，能够对这几种观点进行研究，为得出切合实际的煤岩电荷产生机理提供理论依据，为煤岩电荷感应来预测预报矿井动力灾害提供理论依据。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种受载煤岩电荷感应的试验装置，能够进行在单轴压缩或煤岩摩擦条件下的煤岩电荷感应试验，为得出切合实际的煤岩电荷产生机理和为煤岩电荷感应来预测预报矿井动力灾害提供理论依据。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种受载煤岩电荷感应的试验装置，包括压力机的上压头和下压头，其特点是所述压力机与数据采集器相连接，在所述上压头的下方固定有上屏蔽罩，在下压头的上方固定有下屏蔽罩，在下屏蔽罩底部设置有第一通孔，所述上屏蔽罩能够与下屏蔽罩重叠并形成密闭空间；在下屏蔽罩底部设置有电荷探头，电荷探头通过第一通孔与设置在上、下屏蔽罩外的电荷传感器的输入端相连接；电荷传感器的输出端与A/D转换器的输入端相连接，A/D转换器的输出端与数据采集器相连接。

在所述下屏蔽罩与下压头之间设置有垫板，在垫板上设置有第二通孔，第二通孔的内侧端口与第一通孔的内侧端口相连通，第二通孔的外侧端口设置在垫板侧壁上，所述电荷探头依次通过第一通孔、第二通孔与设置在上、下屏蔽罩外的电荷传感器的输入端相连接。

所述上、下屏蔽罩采用铜质材料。

一种受载煤岩电荷感应的试验装置，包括压力机的上压头和下压头，其特点是所述压力机与数据采集器相连接，在所述上压头的下方固定有上屏蔽罩，在下压头的上方固定有下屏蔽罩，在下屏蔽罩底部设置有第一通孔，所述上屏蔽罩能够与下屏蔽罩重叠并形成密闭空间；在所述下屏蔽罩内设置有摩擦壳，在摩擦壳内壁上设置有煤岩片；在下屏蔽罩底部设置有电荷探头，电荷探头通过第一通孔与设置在上、下屏蔽罩外的电荷传感器的输入端相连接；电荷传感器的输出端与A/D转换器的输入端相连接，A/D转换器的输出端与数据采集器相连接。

在所述下屏蔽罩与下压头之间设置有垫板，在垫板上设置有第二通孔，第二通孔的内侧端口与第一通孔的内侧端口相连通，第二通孔的外侧端口设置在垫板侧壁上，所述电荷探头依次通过第一通孔、第二通孔与设置在上、下屏蔽罩外的电荷传感器的输入端相连接。

所述上、下屏蔽罩采用铜质材料。

在所述摩擦壳内壁的四角设置有隔块。

本发明的有益效果：

本发明的一种受载煤岩电荷感应的试验装置，能实现对煤岩试件在单轴压缩或摩擦条件下的电荷感应规律进行试验研究。为研究煤岩电荷产生机理和为煤岩电荷感应来预测预报矿井动力灾害提供理论依据。本发明结构简单、体积小、制作成本低，操作简单。

附图说明

图1是本发明的在单轴压缩条件下的受载煤岩电荷感应的试验装置的结构示意图； 

图2是本发明的在摩擦条件下的受载煤岩电荷感应的试验装置的结构示意图； 

图3是图1的A-A剖视图；

图4是图2的B-B剖视图；

图5是上、下屏蔽罩的结构示意图；

图6是摩擦壳、隔块及煤岩片的结构示意图；