详情

原文传递一种煤岩体单轴抗压强度测试装置及测试方法

专利名称：	一种煤岩体单轴抗压强度测试装置及测试方法
摘要：	本发明公开了一种煤岩体单轴抗压强度测试装置及测试方法，属于煤岩体强度测试领域，解决了现有技术中耗费高、测试点少、需要另外打眼、液体介质难获得的问题。本发明测试装置包括动力供给装置、探头(7)和安装杆(6)；动力供给装置用于为探头(7)提供动力，动力供给装置通过高压管(4)与探头(7)连接；动力供给装置包括气动增压泵(1)和三通阀(2)；气动增压泵(1)与高压风源连接；三通阀(2)第一端通过耐压管(18)与气动增压泵(1)连接，三通阀(2)第二端通过高压管(4)与探头(7)连接。本发明提供的测试装置及测试方法适用于煤岩体单轴抗压强度的小孔径原位测试。
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：	姚强岭;杨朴;朱柳;夏泽;闫凯
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910880615.0
公开号：	CN110441160A
代理机构：	北京天达知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	田英楠;和欢庆
分类号：	G01N3/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	221116江苏省徐州市铜山区大学路1号
主权项：	1.一种煤岩体单轴抗压强度测试装置，其特征在于，包括动力供给装置、探头(7)和安装杆(6)；所述动力供给装置用于为所述探头(7)提供动力，所述动力供给装置通过高压管(4)与所述探头(7)连接；所述动力供给装置包括气动增压泵(1)和三通阀(2)；所述气动增压泵(1)与高压风源连接；所述三通阀(2)第一端通过耐压管(18)与气动增压泵(1)连接，三通阀(2)第二端通过高压管(4)与探头(7)连接；所述探头(7)与安装杆(6)连接，所述安装杆(6)用于将所述探头(7)送至测试段；所述探头(7)包括活塞(12)和探针(5)，在液压介质的驱动下，所述活塞(12)能够发生位移并使端部探针(5)压向钻孔孔壁；所述探头(7)直径为20-22mm；所述活塞(12)直径与所述探针(5)直径的比值为3:1。 2.根据权利要求1所述的煤岩体单轴抗压强度测试装置，其特征在于，还包括数据测试采集系统(16)和数据显示仪(17)；所述数据测试采集系统(16)用于实时记录和保存数据，所述数据显示仪(17)用于实时显示内部液压介质的压力；所述数据测试采集系统(16)与所述三通阀(2)连接，所述数据显示仪(17)与所述数据测试采集系统(16)连接。 3.根据权利要求1所述的煤岩体单轴抗压强度测试装置，其特征在于，所述三通阀(2)第三端与泄压管(3)连接。 4.根据权利要求1所述的煤岩体单轴抗压强度测试装置，其特征在于，所述气动增压泵(1)通过转换接头(13)和高压风管(14)与高压风源连接。 5.根据权利要求1所述的煤岩体单轴抗压强度测试装置，其特征在于，还包括连接杆(8)，连接杆(8)用于衔接探头(7)与安装杆(6)；所述连接杆(8)一端设置在所述探头(7)下端，另一端设置有内螺纹(9)，所述内螺纹(9)用于连接安装杆(6)。 6.根据权利要求1-5所述的煤岩体单轴抗压强度测试装置，其特征在于，所述探头(7)上还设置有连接头，所述连接头上设置有外螺纹(10)，所述外螺纹(10)用于连接高压管(4)。 7.根据权利要求1-6任一项所述的煤岩体单轴抗压强度测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤： S1.选取待测煤体或岩体的测试段； S2.连接动力供给装置； S3.连接测试装置，将三通阀(2)第二端与高压管(4)连接，并连接安装杆(6)与探头(7)； S4.以水为液压介质，向气动增压泵(1)内注入适量水，然后打开高压风源，利用气动增压泵(1)增压，并对测试装置进行检漏试验； S5.将测试装置的探头(7)送至测试段，并开启数据测试采集系统(16)及数据显示仪(17)； S6.对探头(7)进行加压，使其内部探针(5)压向钻孔孔壁至测试段压裂； S7.记录并保存液压介质压力数据，根据压裂时的临界压力与煤岩体单轴抗压强度的关系，计算单轴抗压强度。 8.根据权利要求7所述的煤岩体单轴抗压强度测试装置的测试方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：通过转换接头(13)和高压风管(14)将气动增压泵(1)与高压风源相连接，为气动增压泵(1)提供动力源；所述气动增压泵(1)通过耐压管(18)与三通阀(2)第一端相连；所述三通阀(2)第三端连接卸压管(3)；所述三通阀(2)通过数据传导线(15)连接数据测试采集系统(16)；所述数据测试采集系统(16)连接数据显示仪(17)。 9.根据权利要求7所述的煤岩体单轴抗压强度测试装置的测试方法，其特征在于，所述步骤S5中，单轴抗压强度的计算公式为：其中： d1为探头活塞直径； d2为探针的直径； δp为液压介质的压力； δi为探针端部的压力，即探针施向钻孔的压力； δf为临界压力，即钻孔破裂时施加在孔壁的探针端部压力δi； δcc为煤岩体单轴抗压强度；ksf为强度换算系数； d1和d2计算单位为mm；δp、δi、δf和δcc计算单位为MPa；通过公式(1-1)计算求解δi；通过公式(1-2)计算求解煤岩体单轴抗压强度δcc。 10.根据权利要求9所述的煤岩体单轴抗压强度测试装置的测试方法，其特征在于，所述强度换算系数ksf通过以下方法获得：在现场进行测试的钻孔中取芯，在实验室进行传统的煤岩试样单轴抗压强度试验，通过回归分析现场测点临界压力与同一地点岩芯单轴抗压强度之间的关系求得强度换算系数ksf。
所属类别：	发明专利