[发明专利]三轴加载煤样复电阻率测量用夹持器及试验装置和方法

说明书

本发明公开了一种三轴加载煤样复电阻率测量用夹持器及试验装置和方法，包括筒体，左、右螺帽，橡胶密封套，安装盖，左、右压头，左、右安装座，活塞缸，油缸盖，中空活塞，左、右堵头，左、右电极板，煤样筒组成的夹持器，和包括由甲烷罐、压力表、阀门、参考罐、真空泵、IM3533‑01LCR复电阻测量仪、计算机、夹持器、围压泵、轴压泵、气体收集装置、恒温水浴箱组成的试验装置，通过将不同变质程度的煤样加工成的煤柱放置在夹持器中，加载不同围压和轴压后，通入高浓度瓦斯，待吸附平衡后，测量煤柱的复电阻参数。本发明能够在模拟井下地应力和含瓦斯条件下测量复电阻参数，为复电阻测井技术的研究打下了基础。

技术领域

本发明涉及复电阻测井技术领域，特别是涉及一种三轴加载煤样复电阻率测量用夹持器及试验装置和方法。

背景技术

煤与瓦斯突出是我国煤矿最严重的灾害之一，突出机理目前尚未形成统一的认识，但发生煤与瓦斯突出的区域大多构造煤较为发育，而构造煤的结构造成了构造煤吸附瓦斯能力强、低渗透性、低强度等特点，因此在采煤作业中如何避开构造煤发育区成为降低瓦斯突出事故的有效手段之一。

随着煤矿开采深度的增加，导致煤层地应力和瓦斯压力逐渐增大，再加上煤层渗透性低，瓦斯抽采困难，这使得煤与瓦斯突出灾害日益严重。以建井深度为例，50年代立井平均开凿深度不到200m，到90年代平均开凿深度已达600m，40年内约增加了400m。由于我国煤炭资源埋藏较深，煤矿未来的总发展趋势必然是浅矿井的数目将大为减少，中深矿井的数目明显增加，深矿井的数目将成倍增加，并将会出现更多的特深矿井，矿井的平均开采深度也进一步增大至630m左右。

目前还没有很好的方法可以预测煤与瓦斯突出，近些年来，复电阻率法在岩石领域围绕测量含水饱和度，预测渗透率，区分含油水层等技术有了很多的研究，预示着复电阻率法在煤层测井技术上有很好的应用前景。目前，关于复电阻率法测量受载情况下含瓦斯煤体的复电阻的研究缺少相应的装置和方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种三轴加载煤样复电阻率测量用夹持器及试验装置和方法，模拟地应力的条件下测量含瓦斯煤体的复电阻，为复电阻测井技术的发展和判识构造煤、预防瓦斯突出打下实验基础。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种三轴加载煤样复电阻率测量用夹持器，包括筒体，设置在筒体两端的左、右螺帽和设置在筒体内的橡胶密封套，所述左螺帽外通过螺纹连接安装盖、所述安装盖中密封设置有左压头，所述左压头和左螺帽之间设置有左安装座，所述右螺帽外通过螺纹连接活塞缸，所述活塞缸外通过螺丝固定油缸盖，所述活塞缸中设置中空活塞，所述中空活塞穿过油缸盖并与油缸盖滑动密封配合，所述中空活塞与右螺帽之间设置有右安装座，所述橡胶密封套左右两端分别套设在所述左安装座和右安装座上，所述橡胶密封套内、位于左压头和中空活塞之间从左到右依次设置有左堵头、左电极板、煤样筒、右电极板、右堵头和右压头，所述左压头、左堵头、左电极板、右电极板、右堵头和右压头轴向中心设置有中央通气孔，其中，左压头通孔处设置有气体入口，右压头通孔处设置有气体出口，所述左压头、左堵头上对应设置有左布线槽，所述右堵头、右压头上对应设置有右布线槽，所述左、右布线槽中分别设置有导线连接左电极板和右电极板，所述左螺帽上设置有围压接口，所述围压接口连通左螺帽、筒体、右螺帽、右安装座、橡胶密封套和左安装座之间围成的围压腔体，所述活塞缸上设置有轴压接口，所述轴压接口连通活塞缸、油缸盖和中空活塞之间围成的轴压腔体。

为了更好地实现本发明，所述左安装座、右安装座为楔形结构，所述左安装座与左螺帽的接触面上和右安装座与右螺帽接触面上分别设置有“○”型密封圈。

进一步的，所述左堵头、右堵头为绝缘材料，所述左电极板固定安装在左堵头上，所述右电极板固定安装在右堵头上，所述筒体和煤样筒的材质为PPEK绝缘材料，所述煤样筒为内径5cm，长度10cm的筒体。