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原文传递一种模拟真三轴应力下煤体自燃及失稳的试验方法

专利名称：	一种模拟真三轴应力下煤体自燃及失稳的试验方法
摘要：	本发明公开了一种模拟真三轴应力下煤体自燃及失稳的试验方法，包括试样准备；试件钻孔；埋置加热棒；试样在真三轴试验测试装置上安装；施加三轴应力；注气；煤自燃试验；出口气体分析；原煤试件力学特性分析；同组其它试验；整理试验数据。采用在原煤试件中部钻孔用于埋置加热棒，以及上试样垫块上出气孔、下试样垫块上进孔的结构，实现对试样的均匀注气，再将试样置于专用的真三轴试验测试装置中，进行模拟真三轴应力下煤体自燃及失稳的试验方法，用于研究煤层自燃机制，为选取煤层自燃监测参数，防治岩层运动与地表塌陷奠定了理论基础，并具有指导意义。
专利类型：	发明专利
申请人：	山东科技大学
发明人：	孙路路;王刚;刘义鑫;于岩斌;倪冠华;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：	CN202010159391.7
公开号：	CN111175470A
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：	1.一种模拟真三轴应力下煤体自燃及失稳的试验方法，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、试件钻孔；用钻机在原煤试件顶部居中位置处钻竖直盲孔用于埋置加热棒；步骤三、埋置加热棒；将加热棒(16)沿中部钻孔放置钻孔底部，然后将煤粉加入钻孔，轻轻压实，将加热棒固定在原煤试件中部；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，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)，位于上方的试样垫块(4)上开设有出气孔(15)，所述出气孔(15)包括靠近外侧的主出气孔(15a)和靠近内侧的若干呈矩阵分布的小出气孔(15b)，且所有小出气孔(15b)与主出气孔(15a)通过纵横交错设置的进气连通沟槽(15c)连通，位于下方的试样垫块(4)上开设有进气孔(17)，且进气孔(17)与出气孔(15)的结构一致；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、注气；打开进气口，通过进气孔(17)以预定注气速率向原煤试件下表面进行面充气，打开出气孔(15)，待出气口有气体流出时，进入下一步；步骤七、煤自燃试验；打开声发射仪(18)，开启加热棒(16)，由原煤试件中部对原煤试件进行加热至预定自燃温度并保持，记录该过程中前、后、左、右、上、下六个压头的压力与位移变化等参数信息；步骤八、出口气体分析；对出气口输出的气体进行成分测试分析，获得煤自燃过程中的气体成分变化；步骤九、原煤试件力学特性分析；通过声发射技术监测原煤试件自燃过程中结合煤岩应力、应变变化，获得原煤试件自燃过程中的力学特性，分析失稳过程；步骤十、同组其它试验；更换原煤试件，改变注气速率，或者初始加热棒温度、三轴压力，重复步骤一至步骤九；步骤十一、整理试验数据。 2.按照权利要求1所述的模拟真三轴应力下煤体自燃及失稳的试验方法，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所述的模拟真三轴应力下煤体自燃及失稳的试验方法，其特征在于：所述原煤试件中部的水平钻孔的孔径为12mm，孔深105mm。
所属类别：	发明专利