[发明专利]一种破碎煤岩体压实-声发射-电阻率实验装置及方法

权利要求书

1.一种破碎煤岩体压实-声发射-电阻率实验方法，其特征在于：用在粒度为20mm以下的破碎煤岩体，基于破碎煤岩体压实-声发射-电阻率实验装置完成，

该实验装置包括缸筒（6），缸筒（6）为透明材料制成，缸筒（6）设置在底座（9）上，缸筒（6）的上方设有压盖（5），压盖（5）的中心处设有通孔，推头（1）从通孔内穿过，推头（1）下方与推板（3）连接，推头（1）和推板（3）上设有与缸筒（6）内部相连通的第一电导线孔；缸筒（6）的内壁上设有四个声发射探头（7），在缸筒（6）的侧壁下部设有透气孔（12）；底座（9）上设有第二电导线孔；底座（9）的上方和推板（3）的下方均设有中间带孔的绝缘片（4）和铜电极板（10），导线可由铜电极板（10）穿越绝缘片（4）与电阻率测试仪（II）相连；

声发射探头（7）的数量为4个，上下平行设置两层，每层有2个，每层的声发射探头（7）的连线与缸筒（6）的直径在同一直线上，上下两层的声发射探头（7）的连线在底座（9）上的投影正交，且上层的声发射探头（7）位于破碎煤岩体压缩后最终高度范围以内；

根据声发射探头（7）尺寸大小，于筒壁开一个内大外小的楔形台阶状圆孔，将声发射探头（7）侧向外壁涂抹透明玻璃胶，由缸筒（6）内侧插入楔形台阶状圆孔，待声发射探头（7）与缸筒（6）壁间由透明玻璃胶冷却胶结固定后，将声发射探头（7）测线通过筒壁与声发射检测仪（Ⅲ）连接；声发射探头（7）整体位于入楔形台阶状圆孔内，且探头端面与缸筒（6）内壁平齐；透气孔（12）在位于缸筒（6）内侧处设置有小于破碎煤岩体最小粒径的滤网，且与大气相通；

第一电导线孔和第二电导线孔均为L型，第二导线经第二电导线孔依次穿越底座（9）、绝缘片（4）后与铜电极板（10）相连，第一导线经第一电导线孔依次穿越压盖（5）、推头（1）、推板（3）和绝缘片（4）后与铜电极板（10）相连；

该方法包括以下步骤：

S10 .把破碎煤岩体用不同粒径砂石筛分成不同块度的破碎体；

S20 .将测试电阻率的导线和测试声信号的声发射探头依次安设；

S30 .将预设定颗粒粒径的破碎体煤样装入缸筒中，为保证装料的均匀性避免出现较大空隙，装料时每隔50mm，用钢尺沿缸筒内径对已装配的颗粒进行适当捣实，同时装料每隔100mm对缸筒进行振动，然后待装填完毕关闭压盖，拧紧螺丝实现缸体密闭；

S40 .将压力机、电阻率测试仪和声发射检测仪与该实验装置连接，启动声发射检测仪，运用声发射检测仪对破碎煤岩体初始波速进行测定，取四个声发射探头波速的平均值作为初始定位文件的定位初始波速，取S30中装料高度作为初始定位文件的初始试样尺寸；

S50 .启动压力机、电阻率测试仪，由压力机通过对推头、推板作用实现对破碎煤岩体的轴向加载，压力机采用位移控制方式对破碎体煤样进行应力加载，压力机实时记录压力、位移数据，应力加载时同步使用电阻率测试仪实时记录电阻率值变化，使用声发射检测仪实时测定破碎煤岩体声发射信号的变化，实验结束，取出实验试样；

步骤S50具体包括以下步骤：

S51 .判断推头的轴向位移是否已达到10mm，若达到，保持位移不变的同时运用声发射检测仪对破碎体煤岩体压实10mm时的波速进行采集，实时波速采集完成后，用新测得四个声发射探头波速的平均值及破碎煤岩体此刻已压缩后的实时尺寸重新设定定位文件，即在每压缩10mm后，根据破碎煤岩体压缩后的实时尺寸重新建立三维定位文件，三维定位文件的试样尺寸设置为每次压缩后的破碎煤岩体轴向尺寸，波速则为每次压缩前的四个探头所采集波速的平均值，并开始新的轴向加载和电阻率及声发射参数信息的采集；若压缩位移没有达到10mm，则在来基础上继续加载，直到轴向累积加载到10mm；

S52 .重复S51的步骤，直至全部完成10次的分阶段轴向加载实验，即实验完成时破碎煤岩体轴向累积加载了100mm；

步骤S50中，破碎煤岩体声发射定位信息分10个压缩阶段分别采集，每阶段各累计压缩10mm，且整个压缩过程存在10次实时波速采集和10个定位文件的及时转变，而应力、应变以及电阻率数据一直处于动态实时采集中。

2.根据权利要求1所述的破碎煤岩体压实-声发射-电阻率实验方法，其特征在于：所述缸筒（6）的材料为透明有机玻璃；所述压盖（5）、推头（1）、推板（3）和底座（9）均为钢制材料；所述绝缘片（4）为环氧玻璃纤维板材质。