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原文传递真三维应力下高温煤体注水润湿致其裂隙扩展的试验方法

专利名称：	真三维应力下高温煤体注水润湿致其裂隙扩展的试验方法
摘要：	本发明公开了一种真三维应力下高温煤体注水润湿致其裂隙扩展的试验方法，包括试样准备；试件钻注水孔；安装注水管；试样在真三轴试验测试装置上安装；施加三轴应力；向主机壳内腔注入液体传热介质；注水试验；裂纹扩展监测分析；同组其它试验；整理试验数据。采用在原煤试件顶部居中位置处钻竖直延伸的注水孔，在主机壳的上、下壁上各左右间隔地对称安装加热棒，在前、后、左、右四个试样垫块的内壁上安装声发射仪，再将试样置于专用的真三轴试验测试装置中，进行真三维应力下高温煤体注水润湿致其裂隙扩展的试验，用于研究注水润湿对煤体降温及其损伤机理，为有效分布注水钻孔，提高经济效益奠定理论基础。
专利类型：	发明专利
申请人：	山东科技大学
发明人：	程卫民;王刚;刘义鑫;孙路路;倪冠华;黄启铭;于岩斌;刘震
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T09:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
申请号：	CN202010159386.6
公开号：	CN111175469A
代理机构：	重庆天成卓越专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	谭小容
分类号：	G01N33/22;G;G01;G01N;G01N33;G01N33/22
申请人地址：	266590 山东省青岛市黄岛区前湾港路579号(泰安市泰山区岱宗大街223号、济南市天桥区胜利庄路17号)
主权项：	1.一种真三维应力下高温煤体注水润湿致其裂隙扩展的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、试样制备；将原煤块体切割成六面体，然后通过磨床进行加工，使其端面平整度为±0.02mm以内，在105±15°温度下烘干24±4小时后，冷却至常温备用；步骤二、试件钻注水孔；用钻机在原煤试件顶部居中位置处钻竖直延伸的注水孔(15)；步骤三、安装注水管；选取外径与注水孔(15)直径相等，长度比注水孔(15)深度小8—12mm的注水管，并在注水管外壁均匀涂抹硅橡胶，将注水管插入注水孔(15)内，通过硅橡胶密封注水管外壁与注水孔(15)之间的缝隙，然后在注水孔(15)口部安装万向密封接头(16)；步骤四、试样在真三轴试验测试装置上安装；所述真三轴试验测试装置包括主机(A)、主机支撑组件(B)、滑轨(C)、滑轨支撑组件(D)和伺服油缸(E)，六套所述伺服油缸(E)布置在主机(A)外的上下、左右、前后方向，所述滑轨(C)在主机(A)下方前后延伸设置，且穿过主机(A)后通过滑轨支撑组件(D)支撑在地面上，所述主机(A)包括铸造成型的整体环形框架(1)，所述整体环形框架(1)的前后两侧开孔，并在每个开孔位置外侧配备有盖板(2)，所述整体环形框架(1)和盖板(2)围成主机壳，在主机壳的上、下壁上各左右间隔地对称安装有至少两个加热棒(17)，主机内腔用于放置试样(3)，试样(3)的上、下、左、右、前、后侧外分别配备有试样垫块(4)，位于下侧的所述试样垫块(4)下方设置有能在滑轨(C)上前后移动的试样移动支架(5)；前后侧的伺服油缸(E)下方均设置有能在滑轨(C)上前后移动的油缸移动支架(6)，所述盖板(2)能随着对应侧的伺服油缸(E)一起移动，上下左右侧的伺服油缸(E)固设在整体环形框架(1)的对应侧外，伺服油缸(E)的活塞杆(7)前端居中位置处设置有载荷传感器(8)，所述载荷传感器(8)的前端穿过主机壳后安装有压头(9)；位于前、后、左、右的每个试样垫块(4)的内壁上安装有至少四个均匀分布的声发射仪(18)，将试样放入六块试样垫块(4)围成的腔体内并通过快锁(14)组合安装后再结合试样垫块(4)接缝处的棱边密封胶密封成一个试样密封垫，从而将试样(3)密封其中；所述棱边密封胶采用在需要密封的棱边刷涂液态硅橡胶，待硅橡胶固化后便能实现试样垫块(4)之间的密封；首先将试样密封垫安装在下压头上，再控制上压头下移与万向密封接头(16)安装在一起，同时上压头与试样密封垫上表面贴合，最后分别控制前、后、左、右四个压头移动，使对应的压头分别贴合到试样密封垫的对应表面；步骤五、施加三轴应力；通过前、后、左、右、上、下六个压头对试样施加应力至预定值；步骤六、向主机壳内腔注入液体传热介质；选取液压油作为传热介质注入三轴试验测试装置的主机壳内腔中，开启安装在主机壳内腔中的所有加热棒(17)，加热液压油至预定温度并保持24±4小时，使得主机壳内腔、六个压头以及试件内部均达到预定温度；步骤七、注水试验；打开声发射仪(18)，通过注水孔(15)对试件高压注水使原煤水力润湿，达到预定时间后，停止注水，记录该过程中前、后、左、右、上、下六个压头的压力与位移变化以及温度等参数信息；步骤八、裂纹扩展监测分析；利用声发射定位技术，对试件润湿过程中的裂隙损伤扩展进行定位，分析冷水注入引起的原煤试件内部裂纹扩展情况；步骤九、同组其它试验；更换原煤试件，改变液体传热介质，或者改变三轴压力、注水速率，重复步骤一至步骤八；步骤十、整理试验数据。 2.按照权利要求1所述的真三维应力下高温煤体注水润湿致其裂隙扩展的试验方法，其特征在于：所述试样为正方体，试样尺寸为200×200×200mm。 3.按照权利要求2所述的真三维应力下高温煤体注水润湿致其裂隙扩展的试验方法，其特征在于：所述原煤试件中注水孔(15)的孔径为12mm，孔深为105mm；注水管外径为12mm，长度为95mm。
所属类别：	发明专利