本發(fā)明涉及煤巖測試領(lǐng)域，尤其涉及深部原位煤巖測試領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

作為煤炭行業(yè)，能否實現(xiàn)長期安全穩(wěn)定的開采，尤其是針對埋藏較深的煤層，就必須對所要開采的煤層進行各種指標測試以及破壞機理進行研究。

為了解決上述問題，目前人們采用的方法是：將待測目標煤層試塊取出，按照測試指標加工好實驗試樣，試樣的外形通常采用圓柱形試件。在采用圓柱形試樣時，均采用圍壓軸向加載設(shè)備，此種設(shè)備的工作原理就是在加工好的圓柱形試樣外部包裹一層工程塑料，此塑料的目的就是要將試樣與外界加載介質(zhì)分開，加載介質(zhì)一般選用液壓油進行加壓，通過施加不同圍壓壓力，即可模擬不同煤層深度。

基于上述實驗方法，實驗過程中，被測試的煤巖試樣周圍，不是被測煤巖試樣材料，而是一種較薄的工程塑料，當煤巖試樣進行軸向加載時，由于施加在工程塑料外側(cè)的液壓油是不可壓縮的，它只能通過外界改變并維持實驗所需壓力，不能實現(xiàn)煤巖試樣局部塑形變形，這與煤巖的實際受力狀態(tài)存在很大的差異。真實煤巖的周圍材料，由于內(nèi)部存在各種差異，以及地質(zhì)上的原因，遠端施加的壓力基本維持不變，當局部煤巖受到外界擾動時，被擾動的煤巖先影響它周圍的煤巖部分，考慮到煤巖為不連續(xù)介質(zhì)，在它的內(nèi)部逐漸進行吸收，當煤巖受到一定荷載后，它的應(yīng)力及變形是一個逐漸傳遞及釋放的過程，對遠端應(yīng)力變形影響較小。按照現(xiàn)有的實驗?zāi)Ｊ剑粶y煤巖試樣外部沒有相同的實驗材料，缺少能量吸收的過程，與實際情況存在差距，不能實現(xiàn)深部原位煤巖圍壓加載過程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述情況，要實現(xiàn)深部原位煤巖圍壓加載，被測煤巖試樣外側(cè)若采用其它材料包裹后，再施加圍壓壓力，與實際受力情況存在差異，它不能解決煤巖試樣周邊孔隙密實產(chǎn)生的壓力變化，以及煤巖試樣在軸向加載時，煤巖試樣表面與周邊產(chǎn)生的相互作用問題，所以，無法實現(xiàn)深部原位煤巖試樣圍壓加載問題。為解決此問題，我們發(fā)明了一種深部原位煤巖圍壓加載腔體，此腔體的核心就是將被測煤巖試樣外部表面材料換成與之相同的煤巖材料，這樣，在進行圍壓加載實驗時，確保被測材料與周邊材料之間存在相互作用，與煤巖原始受力情況相同，由此保證了煤巖試樣在進行圍壓軸向加載時，與原始情況相同。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種深部原位煤巖圍壓加載腔體，它是在被測煤巖試樣外部填充與之相同的實驗材料，

在實驗時，外界施加的圍壓不直接作用在被測煤巖試樣表面，而是作用在填充的實驗材料上，此實驗材料為粉狀，并且與待測煤巖試樣材料相同，因此，在力學(xué)上保證了兩者間具有相同的物理參數(shù)指標，解決了原有圍壓介質(zhì)與被測煤巖材料圍壓變形不一致的問題，由于填充的粉狀試樣對煤巖試樣間的相互影響較少，這樣既可以保證被測煤巖試樣與深部原位狀態(tài)相符，同時也減少了對煤巖圍壓加載后的力學(xué)指標測定的影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的一種深部原位煤巖圍壓加載腔體的主體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的一種深部原位煤巖圍壓加載腔體上壓蓋俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明腔體的具體實施方式作進一步詳細的描述。

(1)為待測煤巖試樣，(2)為與煤巖試樣相同材料制成的粉狀試樣，(3)為工程塑料密封材料，用于粉狀試樣與施加圍壓的高壓油隔離，(4)為用于施加圍壓的高壓油腔體，(5)為待測煤巖試樣加載串下連接裝置，同時為工程塑料密封材料起到下支撐的作用，(6)為待測煤巖試樣加載串定位裝置，(7)為待測煤巖試樣軸向加載下支撐裝置，(8)為用于施加圍壓的高壓油腔體排氣管，(9)為排氣管控制閥，用于高壓油腔體內(nèi)空氣排放控制，(10)為待測煤巖試件與上連接裝置間的密封，防止粉狀試樣向上外溢，(11)待測煤巖試件與下連接裝置間的密封，防止粉狀試樣向下溢出，(12)為上連接裝置，有三個功能，首先起到壓住粉狀試樣的作用，其次起到被測煤巖試件與外界間密封件的連接固定，第三為工程塑料密封材料起到上支撐的作用，(13)為實驗腔體的上部壓盤，用于連接實驗腔體外殼，同時壓實上連接裝置，(14)為密封裝置，用于上連接裝置與實驗腔體外殼間的密封，防止腔體中的施加圍壓的高壓油外滲，(15)為實驗腔體外殼，(16)為固定螺栓，用于連接實驗腔體外殼與上部壓盤的連接，(17)為帶有壓力表的控制閥，用于測定粉狀試樣的壓力，(18)為連接粉狀樣品與外界的連接通道，用于測定粉狀樣品壓力的外界的監(jiān)測通道，(19)為連接管路，提供粉狀樣品的通道，用于填充被測煤巖樣品與工程塑料密封材料之間的空間，(20)為連接油管管路，將外界泵源產(chǎn)生的高壓油送至圍壓腔體內(nèi)，(21)為被測煤巖樣品與加載試驗機下壓盤間的連接桿件，用于傳遞軸向荷載，(22a)外部件，為高壓油泵源，用于提供圍壓壓力，(22b)外部件，為粉狀試樣泵，用于向腔體內(nèi)提供粉狀試樣，(22c)外部件，為壓力試驗機上壓頭，(22d)外部件，為壓力試驗機下平臺，(23)為加載腔體上部壓盤俯視結(jié)構(gòu)圖，(24)是提供粉狀試樣通道的連接管路，用于提供粉狀試樣，(25)是連接螺栓，用于上壓盤與實驗腔體的固定連接，(26)連接桿件，用于將傳遞軸向荷載，(27)為連接桿件、被測煤巖樣品與上壓盤及上連接裝置間的環(huán)空，防止煤巖試件及連接桿件與周圍形成接觸，(28)粉狀樣品與外界的連接通道，用于外界監(jiān)測。

具體實施方式

本發(fā)明的核心為提供一種深部原位煤巖圍壓加載腔體，該圍壓加載腔體能夠?qū)崿F(xiàn)被測煤巖試樣在試驗時，與深部原位狀態(tài)一致，提高試驗的準確度，滿足對深部煤巖原位測試的要求。

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

請參考圖1及圖2，圖1為本發(fā)明實施例的一種深部原位煤巖圍壓加載腔體的主體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明實施例的一種深部原位煤巖圍壓加載腔體上壓蓋俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明提供了一種深部原位煤巖圍壓加載腔體，該腔體包括施加圍壓的高壓油腔體(4)，粉狀試樣(2)，粉狀試樣壓力測試裝置(17)，被測煤巖試樣(1)以及待測試樣加載串定位裝置(6)，圍壓腔體(15)及圍壓腔體上部壓盤(13)。在試驗過程中，將帶有定位裝置的軸向加載下支撐裝置(6)放入實驗腔體內(nèi)，用工程塑料密封材料(3)將待測煤巖試樣下連接裝置(5)與上連接裝置(12)連接，形成煤巖試樣外套，連接部位涂有密封膠，將待測煤巖試樣(1)放置煤巖試樣外套內(nèi)，煤巖試件與下連接裝置之間放置密封圈(11)，與上連接裝置之間放置密封圈(10)，形成煤巖試樣加載串，并將煤巖試樣加載串放入圍壓實驗腔體外殼(15)內(nèi)，上連接裝置外部與試驗腔體之間放置密封圈(14)，在煤巖試樣與工程塑料密封材料之間，放入與煤巖試樣相同材料的粉狀試樣(2)，粉狀試樣的高度略高于工程塑料密封材料高度，放上實驗腔體上部壓盤(13)，并用螺栓(16)將上部壓盤與實驗腔體連接，為便于連接，上部壓盤采用6條螺栓(25)固定，放入連接桿件(21)，此時可將完成好的深部原位煤巖圍壓加載腔體放入軸向壓縮試驗機加載空間，為了能夠準確模擬深部原位受力情況，可根據(jù)試驗所采用的地質(zhì)資料，通過連接管路(19)及外界泵繼續(xù)添加粉狀試樣，打開粉狀試樣與外界監(jiān)測通道(18)，排空粉狀試樣腔內(nèi)的空隙后，停止添加粉狀試樣，進入粉狀試樣壓力監(jiān)測狀態(tài)，打開腔體排氣管控制閥(9)，通過外界提供的液壓泵，向腔體內(nèi)注油，待施加圍壓的高壓腔體(4)內(nèi)充滿油，無空氣后，停止注油，關(guān)閉排氣管控制閥(9)，此時完成了所有準備工作，根據(jù)實驗選定實驗圍壓，進行軸向加載，由于待測煤巖試樣沒有與外界圍壓油直接相連，而是與被測材料相同的粉狀試樣相連，解決了圍壓油與被測煤巖試樣膨脹不同的缺點，由此實現(xiàn)了深部原位圍壓加載功能。

目前，其它的圍壓試驗機，均采用圍壓油通過工程塑料密封材料隔離，直接將圍壓施加在被測煤巖試樣上，由于兩者膨脹不同，尤其針對深部圍壓較高的情況，難以實現(xiàn)原位加載。

通過本發(fā)明的一種深部原位煤巖圍壓加載腔體，被測煤巖試樣不直接與外界圍壓相連，而是通過與被測煤巖試樣相同的粉狀試樣相連，通過粉狀試樣將圍壓壓力傳遞給被測煤巖試樣，由于兩者的物理參數(shù)相同，這樣當煤巖試樣受到軸向壓縮時，粉狀試樣施加的圍壓實驗狀態(tài)與深部受力狀態(tài)相同，由此解決了深部原位圍壓實驗問題。