[实用新型]一种含瓦斯煤冻胀效应的测试装置

说明书

本实用新型公开了一种含瓦斯煤冻胀效应的测试装置，包括压力室、煤储机构、瓦斯注入系统、抽真空系统、循环制冷系统、轴压加载装置、围压加载装置和多参数监测系统，煤储机构用于储存煤样、且放置在轴压承受台上，压力柱上设置有与第一供气通道连通的第二供气通道，第二供气通道通过第一管路分别与瓦斯注入系统和抽真空系统相连通，围压加载装置包括进油管、出油管和油泵，进油管和出油管均与压力室相连通，油泵与进油管相连通用于为压力室内供油，循环制冷系统与压力室相互连通用于为压力室制冷，监测仪分别与温度传感器和压力传感器数据连接；本实用新型为含瓦斯煤体冻胀效应测试提供了一个快速、简单的途径，对探索冷冻法防治煤与瓦斯突出机理具有重要意义。

技术领域

本实用新型涉及煤体力学试验技术领域，特别是一种含瓦斯煤冻胀效应的测试装置。

背景技术

当下煤与瓦斯突出防治措施的大部分方向是降低煤层储能，而通过提高煤体强度达到防突的措施很少，不光如此，有些煤与瓦斯防突措施甚至是通过牺牲煤体强度来降低煤层储能。因此，降低煤体储能并同时提高煤体强度是破解石门揭煤区和地质构造带煤与瓦斯突出防治难题的技术关键。所以这就考虑到了在进行煤层瓦斯抽采和煤体注水后，通过冷冻石门揭煤区和地质构造带来增加煤体强度，首先，由于温度的降低，一方面煤体及煤中瓦斯会发生体积收缩，具有提高煤体强度的效应，其次水属于一种胶粘剂其本身对煤体具有胶粘作用，最后当水结冰时对煤体起到了固化作用。现国内外研究对岩体冷冻研究较多，极少研究含瓦斯煤体冷冻，现有成果回答不了冷冻能否用于防突的问题，原因在于：冷冻温度场与瓦斯的耦合效应鲜有报道并且现有模型难以描述含瓦斯煤体强度与冻胀效应关系 ，最后含瓦斯煤体的冷冻响应特性知之甚少。但是用水冷冻来增加煤体强度又存在一个问题：在一般情况下，当物体的温度升高时，物体的体积膨胀、密度减小，也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象。但是当水的温度低于4℃后，会出现反常膨胀的现象。在温度由-7℃上升到4℃的过程中，水的密度逐渐加大；温度由4℃继续上升的过程中，水的密度逐渐减小；水在4℃时的密度最大。水在-7℃至4℃的范围内，呈现出“冷胀热缩”的现象，称为反常膨胀，反膨胀作用可能会造成煤体破坏，所以含水煤体在经过-7℃-4℃冷冻后对煤体强度的改变究竟是增强还是减弱，需要通过实验来证明。

发明内容

为了克服上述不足，本实用新型的目的是要提供一种含瓦斯煤冻胀效应的测试装置，使煤对瓦斯达到吸附平衡，对含瓦斯煤样加载轴压和围压，灵活控制温度，还能对煤体冻胀后的相关值的变化规律进行观测。本实用新型专利为含瓦斯煤体冻胀效应测试提供了一个快速、简单的途径，对探索冷冻法防治煤与瓦斯突出机理具有重要意义。

为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：

一种含瓦斯煤冻胀效应的测试装置，包括压力室、煤储机构、瓦斯注入系统、抽真空系统、循环制冷系统、轴压加载装置、围压加载装置和多参数监测系统，所述压力室由密闭钢化玻璃制成，所述压力室的底部固定有轴压承受台，所述煤储机构用于储存煤样、且放置在轴压承受台上，所述煤储机构包括上压片、橡胶套和下压片，所述橡胶套内放置待测量型煤或圆柱状煤芯，所述上压片和下压片均与橡胶套粘接固定，所述上压片的顶部设置有外螺纹，所述上压片上还设置有贯通的第一供气通道，所述轴压加载装置为压力机，所述压力室放置在压力机的工作台上，所述压力机的压力柱的底部设置有内螺纹，所述上压片与压力柱螺纹连接，所述压力柱上设置有与第一供气通道连通的第二供气通道，所述第二供气通道的一端与第一供气通道连通、另一端通过第一管路分别与瓦斯注入系统和抽真空系统相连通，所述第一管路上设置有第一阀门，所述压力柱与压力室密封连接，所述围压加载装置包括进油管、出油管和油泵，本申请采用耐低温油，在保证围压的同时，不影响冻胀效应所需的冷冻环境，所述进油管和出油管均与压力室相连通，所述油泵与进油管相连通用于为压力室内供油，所述循环制冷系统与压力室相互连通用于为压力室制冷，所述多参数监测系统包括监测仪、温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器均安装在待测型煤或圆柱状煤芯的侧壁上，所述监测仪分别与温度传感器和压力传感器数据连接；