[发明专利]破碎煤岩体渗透性测试试验装置及方法

说明书

本发明属测试破碎煤岩试样渗透性领域，具体是一种破碎煤岩体渗透性测试试验装置及方法。包括破碎煤岩体装填饱水及压实系统和水位控制系统的渗流试验系统装置，所述的渗流试验系统装置通过水位控制系统供水，所述的渗流试验系统装置包括与水位控制系统连接的进水管以及设置在有机玻璃缸筒底部的出水管，进水管一端与推头及推板中间连通，试样饱和进水管通过进水管与水位控制系统连接。本发明可进行不同水体渗流试验方法来测试破碎煤岩体渗透性，同时缸体采用有机玻璃制成，可实现破碎煤岩体在压实过程中孔隙演化规律研究的可视化，且利用抽真空泵对试样进行抽真空排除破碎煤岩体间气体的存在对测试破碎煤岩体压实渗流的影响。

技术领域

本发明属测试破碎煤岩试样渗透性领域，具体是一种破碎煤岩体渗透性测试试验装置及方法。

背景技术

煤矿井工开采过程中，破碎煤岩试样主要有两种情况出现：一类是采空区中受开采扰动及矿压作用下的冒落破碎煤岩堆积体；另一类是在自然地质构造作用（如断层、陷落柱等）下形成的工程原位破碎岩体。与完整、致密的岩体相比，破碎岩体堆积物有大量孔隙、裂隙与离层，为采空区中矿井水渗流体提供了良好的渗流通道，同时也是矿井采空区主要充水水源的赋存介质。由于破碎体为采空区冒落带或构造破碎带中主要堆积物的存在形态，则其存在状态—受压情况、粒径级配、堆积形态（厚度、时间等）等均为未知因素，为采空区积水量计算带来了更多的不确定性。因此，研究破碎煤岩体的渗流特性具有重要的矿井安全工程意义。

传统的破碎煤岩体压实渗流特性实验研究普遍方法有气渗、水渗及气液两相渗流的实验方法，但多存在工艺不够完善导致各种因素影响及各种人为主观性因素控制，而无法真实反映采空区冒落带破碎煤岩体中水体的渗流特性。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种测试微颗粒破碎煤岩体压实渗透性测试试验装置及方法。

本发明采取以下技术方案：一种破碎煤岩体渗透性测试试验装置，包括破碎煤岩体装填饱水及压实系统和水位控制系统的渗流试验系统装置，所述的渗流试验系统装置通过水位控制系统供水，破碎煤岩体装填饱水及压实系统包括有机玻璃缸筒、推头、推板和多孔孔隙板，有机玻璃缸筒一侧开孔分别连接有Ⅰ、Ⅱ两个带阀门的测压管以及一个试样饱和进水管；有机玻璃缸筒上方设有台阶型压盖，有机玻璃缸筒和台阶型压盖之间有橡胶密封圈；台阶型压盖中间为中空并设置推头通过，推头上部固定且设置有位移传感器，推头下部与推板连接，推头与压盖之间密封；有机玻璃缸筒内设置推板和多孔孔隙板，推板下部及有机玻璃缸筒底部上方设置多孔孔隙板，所述的渗流试验系统装置包括与水位控制系统连接的进水管以及设置在有机玻璃缸筒底部的出水管，进水管一端与推头及推板中间连通，试样饱和进水管通过进水管与水位控制系统连接。

进一步的，水位控制系统包括进水部分和排水部分，进水部分包括储水池、抽水管、水头量水器及进水管，抽水管一端连接水头量水器，抽水管另一端连接抽水泵，抽水泵置于储水池底部，水头量水器底部设置出水孔与水位调节软管连通，水位调节软管挂在进水水头控制游码上，水头量水器下方设置出水孔与进水管相连，进水管接入推头进水管道前设置有进水阀门和进水流量表。

排水部分包括常水头出水管和变水头出水管，常水头出水管穿过有机玻璃缸筒底部外接出水流量表和常水头出水管阀门，常水头出水管与出水软胶管可拆卸连接，出水软胶管经出水水头控制游码调节出水水头，排水至量杯中；变水头出水管位于推头三通一侧，与进水管三通连接，与出水软胶管可拆卸连接，变水头出水管上设置变水头出水管阀门。

推板与其下部的多孔孔隙板之间设有防止破碎体随渗流溢流的纱布，有机玻璃缸筒与其上部的多孔孔隙板之间设有防止破碎体随渗流溢流的纱布。

一种破碎煤岩体渗透性测试试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1）破碎煤岩体压实并通水饱和；