[发明专利]一种煤层钻孔卸压室内模拟试验系统与方法

权利要求书

1.一种煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，包括：力学加载装置(1)、钻孔装置、外部监测装置(27)，所述力学加载装置的测试平台上设置有刚性垫块(2)，所述刚性垫块(2)与钻孔装置固定相连，所述钻孔装置钻头垂直于力学加载装置的应力加载方向，所述钻头的高度和水平位置可调，钻头可前后移动；所述外部监测装置(27)位于钻孔装置一侧，实时采集钻孔处应变场演化特征。

2.如权利要求1所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述钻孔装置包括钻孔机(4)、纵向齿轮齿条传动机构(28)、横向齿轮齿条传动机构(29)和竖向齿轮齿条传动机构(30)；所述的横向齿轮齿条传动机构(29)的齿轮套(26)外边固定设置有竖向齿轮齿条传动机构(30)，所述竖向齿轮齿条传动机构(30)的齿轮套(9)前端与所述钻孔机(4)相连，所述横向齿轮齿条传动机构(29)的两端分别与纵向齿轮齿条传动机构(28)的齿轮相连。

3.如权利要求1所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述纵向齿轮齿条传动机构(28)包括两条平行设置的齿条，每条齿条(5)与齿轮啮合，所述齿轮的轴承与伺服电机(7)相连，所述齿轮外侧设置有齿轮套(25)，所述齿条的两端设置有限位块(6)。

4.如权利要求1所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述横向齿轮齿条传动机构(29)和竖向齿轮齿条传动机构(30)分别由齿条(13、8)、齿轮、手动把手(31、32)、齿轮套(9、26)组成；所述齿条(13、8)与齿轮啮合，齿轮的轴与手动把手(31、32)相连，所述齿轮设置在齿轮套(9、26)内。

5.如权利要求1所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述刚性垫块(2)通过承载架与纵向齿轮齿条传动机构(28)相连。

6.如权利要求5所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述承载架包括钢板(3)和竖向可收缩支架(10)；所述钢板(3)的一端与刚性垫块(2)的外侧相连，所述钢板(3)还与齿条(5)相连，所述钢板(3)的另一端与竖向可收缩支架(10)相连。

7.如权利要求6所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述竖向可收缩支架(10)含有三级伸缩管，且二级和三级缩管上设置有定位孔(12)。

8.如权利要求5所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述限位块(6)的底部设有一个长方形卡槽(15)，分别与承载架前端钢板(3)以及竖向可伸缩支架(10)的连接。

9.一种煤层钻孔卸压室内模拟试验方法，其特征在于，包括：

在待测的类煤岩试样表面制作散斑；

将待测的类煤岩试样布设在实施例1-8任一项所述的系统上，采用外部监测装置进行全程观测；

对所述试样施加水平的轴向荷载，维持轴向荷载，根据实验要求对类煤岩试样实施钻孔；

钻孔完成后，退出钻具；

给试验机设定位移上限值，对试样继续加载，直至试样破坏；

收集试验数据，进行钻孔卸压效果评价。

10.权利要求1-8任一项所述的系统在煤炭资源开采中的应用。