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原文传递一种含气煤岩加载破裂热效应观测装置及方法

专利名称：	一种含气煤岩加载破裂热效应观测装置及方法
摘要：	本发明涉及煤岩实验室观测技术领域，具体涉及一种含气煤岩加载破裂热效应观测装置及方法，包括加载机、观测密封罐、监测系统、气路加热系统和充气系统，所述观测密封罐包括罐体，所述罐体内设有煤岩试件，所述加载机用于对观测密封罐内的煤岩试件加载压力；所述罐体上设有供监测系统观测红外辐射特征和裂隙变换的观测口；所述充气系统用于向所述观测密封罐内充瓦斯或混合气体；所述气路加热系统用于对充气系统所充气体进行加热。该装置和方法可使煤岩试件在一定气体压力下充分吸附并保持一定气压，利用加载装置，单轴加载，加载压力可根据赋存深度和围岩应力决定，解决了目前实验室中不能测试含气试件加载破裂过程热红外效应问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	东北大学
发明人：	张超;刘善军;陈学习;马尚权;杨莉娜;王吉军;黄建伟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910499843.3
公开号：	CN110146379A
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	110819 辽宁省沈阳市和平区文化路三巷11号
主权项：	1.一种含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，包括加载机(1)、观测密封罐(2)、监测系统、气路加热系统和充气系统，所述观测密封罐(2)包括罐体(2.1)，所述罐体(2.1)内设有煤岩试件(16)，所述加载机(1)用于对观测密封罐(2)内的煤岩试件(16)加载压力；所述罐体(2.1)上设有供监测系统观测红外辐射特征和裂隙变换的观测口；所述充气系统用于向所述观测密封罐(2)内充瓦斯或混合气体；所述气路加热系统用于对充气系统所充气体进行加热。 2.根据权利要求1所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述观测密封罐(2)的所述罐体(2.1)内设有用于放置煤岩试件的试件平台(2.8)，所述罐体(2.1)顶部穿设有移动活塞(2.2)，所述加载系统通过所述移动活塞(2.2)施加压力于试件平台(2.8)上的煤岩试件(16)。 3.根据权利要求1所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述罐体(2.1)一侧设有红外辐射观测口(2.4)和裂隙观测口(2.5)，所述红外辐射观测口(2.4)和裂隙观测口(2.5)分别面向罐体(2.1)内部的煤岩试件(16)。 4.根据权利要求3所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述裂隙观测口(2.5)内侧设有钢化玻璃(2.7)；所述罐体(2.1)上连接有调节管(2.3)，所述红外辐射观测口(24)设于所述调节管(2.3)的端部，所述红外辐射观测口(2.4)内侧设有锗单晶片(2.9)。 5.根据权利要求3所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述监测系统包括红外热像仪(3)、高清摄像机(4)和计算机(5)，所述红外热像仪(3)的镜头正对着所述红外辐射观测口(2.4)，所述高清摄像机(4)正对着所述裂隙观测口(2.5)，所述红外热像仪(3)、高清摄像机(4)分别与所述计算机(5)连接。 6.根据权利要求1所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述充气系统包括多个充气罐(6)、气体混合罐(8)和储气罐(12)，所述气体混合罐(8)包括进气口和出气口，所述多个充气罐(6)分别通过第一管路(7)与所述气体混合罐(8)的进气口连接，所述气体混合罐(8)的出气口通过第二管路(9)与所述储气罐(10)的进气口连接，所述储气罐(10)的出气口通过第三管路(11)与所述观测密封罐(2)的内部连通。 7.根据权利要求6所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述气路加热系统为恒温水浴槽(12)，所述第三管路(11)穿过所述恒温水浴槽与所述观测密封罐(2)连通。 8.根据权利要求7所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置，其特征在于，所述第三管路(11)穿过所述恒温水浴槽(12)的一侧设有三通阀(13)，所述三通阀(13)连接有真空气泵(14)，所述三通阀(13)与所述观测密封罐(2)之间的第三管路上设有压力表(15)。 9.一种采用权利要求1-8任意一项中所述的含气煤岩加载破裂热效应观测装置的方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)按要求选择待加工的煤岩试件； (2)将待加工的煤岩试件放入到观测密封罐内后密封罐体；其中，所述观测密封罐包括罐体，所述罐体上设有观测红外辐射特征和裂隙变换的观测口，分别为红外辐射观测口和裂隙观测口，所述红外辐射观测口和裂隙观测口分别面向罐体内部的煤岩试件； (3)将观测密封罐体抽真空； (4)向观测密封罐内充瓦斯或混合气体，充气压力选择0.5MPa、0.75MPa、1.0MPa、1.5MPa中的一种，保压吸附48以上，使煤岩试件充分吸附，达到平衡状态； (5)启动加载机和监测系统，监测煤岩试件加载过程中裂隙变化、破裂红外热辐射等参数；其中，监测系统包括红外热像仪、高清摄像机和计算机，所述红外热像仪的镜头正对着所述红外辐射观测口，所述高清摄像机正对着所述裂隙观测口，所述红外热像仪、高清摄像机分别与所述计算机连接。 10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)对观测密封罐体抽真空之前还包括如下步骤：检测观测密封罐的气密性，先打开充气阀门，向观测密封罐内充氮气或压缩空气，观察检测观测密封罐内部压力的压力表，压力保持0.5MPa，关闭充气阀门，如果60min内压力表E下降小于0.01MPa，视为密封良好。
所属类别：	发明专利