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原文传递一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置和方法

专利名称：	一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置和方法
摘要：	本发明公开了一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置和方法，装置包括机体；煤层夹具，包括竖直设置的2个，用于夹持待试验煤层，2个煤层夹具所夹持的待试验煤层面相对设置；垂直移动装置，用于驱动煤层夹具竖直移动；水平移动装置，用于驱动煤层夹具水平移动；记录装置，用于记录待试验煤层相对运动中图像数据。本发明所公开的断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置和方法，可实现在不同围压下进行不同断裂角度的煤层摩擦滑移试验和煤层的疲劳试验，通过实时拍摄的视频获得其滑移界面和疲劳界面的微观变形现象，揭示摩擦面的演化规律及形成机制。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	王琳琳;高文丽;龙正江;王瑞鑫
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910419077.5
公开号：	CN110297069A
代理机构：	南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：	王美章
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	221116 江苏省徐州市大学路1号
主权项：	1.一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置，其特征在于，包括机体；煤层夹具，包括竖直设置的2个，用于夹持待试验煤层，2个煤层夹具所夹持的待试验煤层面相对设置；垂直移动装置，用于驱动煤层夹具竖直移动；水平移动装置，用于驱动煤层夹具水平移动；记录装置，用于记录待试验煤层相对运动中图像数据，所述记录设备包括相机支架，所述相机支架是底部带有滑轮的竖直杆，竖直杆上滑动连接有相机转接件，所述相机转接件上连接有高速相机。 2.根据权利要求1所述的一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置，其特征在于，所述机体包括平台，平台上设置有底板，底板上设置有竖直的侧支板，所述底板上设置有由一号步进电机带动可水平移动的下滑台，所述侧支板上设置有由二号步进电机带动可竖直移动的上滑台，所述上滑台和下滑台上设置有煤层夹具。 3.根据权利要求2所述的一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置，其特征在于，所述相机转接件包括连接件，所述连接件上设置有贯通的滑动连接孔和相机连接孔，所述滑动连接孔和相机连接孔互相垂直且分别设置在连接件两侧，滑动连接孔和相机连接孔在连接件上具有条状开口，连接件上垂直于条状开口分别设置有高度调节螺栓和相机固定螺栓控制开口开合程度。 4.根据权利要求1~3所述的一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置，其特征在于，所述煤层夹具包括平行设置在平板上的两个固定板，所述固定板为竖直平板，两个固定板之间设置有平行的导杆和丝杠，所述丝杠端部活动连接至少一个固定板且可转动，两个固定板之间设置有活动板，所述活动板包括固定部分和活动部分，固定部分与丝杠螺纹连接，且与导杆活动连接，固定部分可在丝杠转动下实现沿导杆轴线移动，固定部分顶部还通过螺钉连接活动部分，所述活动部分为竖直平板，活动板与其中一个固定板之间设置有平行的夹具固定件，夹具固定件为平板结构，与活动板和固定部组成盒装姐结构，活动板和固定板与夹具固定件通过定位凸起和定位槽定位连接。 5.根据权利要求4所述的一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置，其特征在于，所述煤层夹具丝杠端部连接有手轮，摇动手轮可控制丝杠转动。 6.根据权利要求5所述的一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置，其特征在于，所述煤层夹具与上滑台或者下滑台之间设置有三维力传感器。 7.根据权利要求6所述的一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置，其特征在于，所述高速相机水平设置，摄像镜头水平对准煤层夹具中待试验煤层，所述上滑台或者下滑台上还竖直设置有第一相机，摄像镜头竖直指向煤层夹具中待试验煤层。 8.根据权利要求7所述的一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置，其特征在于，所述活动部分高度设置为不同，可进行更换。 9.根据权利要求4所述的一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验装置，其特征在于，所述夹具固定件顶部倾斜，其倾斜面与水平面夹角分别为0°、20°、40°和60°，每个倾斜角度的夹具固定件均设置有不同宽度。 10.一种断裂煤层摩擦滑移模拟试验方法，其特征在于，包括如下步骤： a、根据实验要求选择夹具固定件，将活动板和固定板侧部定位凸起与夹具固定件侧部定位槽卡接并留有可伸缩的间隙； b、在活动板、固定板和夹具固定件组成的盒装结构内侧壁贴应力片，并放入待试验煤层； c、摇动手轮使活动板和固定板靠近，应力片测得压力竖直到达试验要求数值； d、将煤层夹具分别安装于上滑台和下滑台； e、控制一号步进电机和二号步进电机带动煤层夹具相互运动，使待试验煤层表面接触、摩擦和滑移； f、利用高速相机和第一相机拍摄步骤e过程中煤层接触面视频和静态图像。
所属类别：	发明专利