一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，包括電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、滲透特性測(cè)試裝置、振動(dòng)檢測(cè)裝置、第一瓦斯氣體系統(tǒng)、圍壓液壓系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；滲透特性測(cè)試裝置由巷幫模擬機(jī)構(gòu)和巷幫周?chē)h(huán)境模擬機(jī)構(gòu)組成，巷幫模擬機(jī)構(gòu)包括擋板、透氣板、煤巖樣和U型卡套；巷幫周?chē)h(huán)境模擬機(jī)構(gòu)包括底座、缸筒、下壓頭、上半凹面壓頭、上半凸面壓頭和活塞；第一瓦斯氣體系統(tǒng)包括第一瓦斯氣體罐、第一減壓閥和第一氣壓表；圍壓液壓系統(tǒng)包括圍壓液箱、液壓泵、單向閥、圍壓液壓力表和圍壓液溢流閥；本發(fā)明還提供了一種煤體滲透特性測(cè)試方法。本發(fā)明軸壓、圍壓和瓦斯氣體壓力可控，能夠?qū)ο飵兔簬r體和礦井深部煤巖體受擾動(dòng)影響的氣體滲透特性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試精度高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤巖體的滲透特性研究【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤巖體的滲透特性是研究礦井下采礦時(shí)礦井發(fā)生煤與瓦斯突出和突水的基礎(chǔ)，故研究煤巖體的滲透特性具有重要的工程意義。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)煤巖體的滲透特性研究大多是通過(guò)實(shí)驗(yàn)室做試驗(yàn)方式進(jìn)行，試驗(yàn)可分為兩類(lèi):第一類(lèi)是通過(guò)液體滲透測(cè)流量的方式進(jìn)行煤巖體液體滲透特性測(cè)試；第二類(lèi)是通過(guò)氣體滲透測(cè)流量的方式進(jìn)行煤巖體氣體滲透特性測(cè)試，進(jìn)行煤巖體液體滲透特性測(cè)試和氣體滲透特性測(cè)試時(shí)的試驗(yàn)方法又均分為兩種:一種是在壓差穩(wěn)定的情況下，測(cè)量流體滲透過(guò)煤巖體的流量，即穩(wěn)態(tài)法；由于巷幫煤巖體裸露在巷道內(nèi)的側(cè)面受氣體壓力為大氣壓力，內(nèi)部氣體壓力穩(wěn)定在一定值，因此穩(wěn)態(tài)法主要用于對(duì)巷幫煤巖體的滲透特性進(jìn)行測(cè)試；另一種是壓差變化過(guò)程中，測(cè)量流體滲透過(guò)煤巖體的流量關(guān)于時(shí)間的關(guān)系，即瞬態(tài)法；由于礦井深部的煤巖體內(nèi)部瓦斯常常因氣體壓力差的存在而沿著煤巖體內(nèi)部裂隙和孔隙運(yùn)移，也因運(yùn)移過(guò)程中壓力差減小，運(yùn)移速度和流量發(fā)生變化，因此瞬態(tài)法主要用于對(duì)礦井深部煤巖體的滲透特性進(jìn)行測(cè)試。
[0003]目前，采用穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法進(jìn)行煤巖體液體滲透特性測(cè)試的技術(shù)已較為成熟，但是，采用穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法進(jìn)行煤巖體氣體滲透特性測(cè)試的技術(shù)還處在研發(fā)階段，存在以下的缺陷和不足:(1)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)氣體的三軸滲流試驗(yàn)，但是在三軸滲流試驗(yàn)中的圍壓不可控制，不能為工程技術(shù)人員提供圍壓因素的數(shù)據(jù)，因而工程技術(shù)人員也就無(wú)法研究圍壓對(duì)煤巖體氣體滲透特性測(cè)試的影響；但礦井的不同深度處，煤巖體所受的圍壓大小不同，而煤巖體的氣體滲透特性也會(huì)因圍壓大小的不同而改變；(2)在氣體的單軸滲流試驗(yàn)和三軸滲流試驗(yàn)中，均未考慮擾動(dòng)因素的影響，但礦井下的煤巖體往往因掘進(jìn)巷道和采煤等因素受到不同程度的擾動(dòng)影響，進(jìn)而煤巖體內(nèi)部裂隙演化和分布規(guī)律發(fā)生變化，導(dǎo)致煤巖體的滲流特性發(fā)生改變，從而改變了煤巖體的瓦斯涌出等規(guī)律，故研究擾動(dòng)因素對(duì)煤巖體的滲透特性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝方便，使用操作便捷，軸壓、圍壓和瓦斯氣體壓力可控的煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、滲透特性測(cè)試裝置、振動(dòng)檢測(cè)裝置、第一瓦斯氣體系統(tǒng)、圍壓液壓系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)，所述滲透特性測(cè)試裝置對(duì)中放置在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的底座上，所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)與計(jì)算機(jī)相接；
[0006]所述滲透特性測(cè)試裝置由巷幫模擬機(jī)構(gòu)和巷幫周?chē)h(huán)境模擬機(jī)構(gòu)組成，所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)包括依次對(duì)接的擋板、透氣板、煤巖樣和U型卡套，所述擋板、透氣板、煤巖樣和U型卡套通過(guò)電工膠帶纏繞固定為一整體，所述U型卡套的外壁上設(shè)置有刻度，所述U型卡套上連接有通氣管，所述通氣管上連接有通氣閥和氣體流量計(jì)，所述氣體流量計(jì)上連接有無(wú)紙記錄儀，所述無(wú)紙記錄儀與計(jì)算機(jī)相接，所述擋板中部設(shè)置有第一進(jìn)氣通道，所述透氣板中部設(shè)置有與第一進(jìn)氣通道相連通的第二進(jìn)氣通道，所述透氣板上位于第二進(jìn)氣通道的四周設(shè)置有輻射狀的透氣孔道；所述巷幫周?chē)h(huán)境模擬機(jī)構(gòu)包括底座、固定連接在底座頂部的缸筒和固定連接在缸筒頂部的筒蓋，所述缸筒中部側(cè)壁上開(kāi)有供巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入的巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔，所述底座頂部中間位置處設(shè)置有凹槽，所述凹槽內(nèi)放置有下壓頭，所述下壓頭的正上方從下到上依次設(shè)置有上半凹面壓頭、上半凸面壓頭和活塞，所述活塞穿過(guò)筒蓋，且筒蓋的中間位置處設(shè)置有供活塞穿過(guò)的通孔，位于筒蓋外部的活塞的中部設(shè)置有環(huán)狀凸起，所述活塞上套裝有位于環(huán)狀凸起上部的擾動(dòng)環(huán)，所述振動(dòng)檢測(cè)裝置的振動(dòng)檢測(cè)探頭安放于位于筒蓋外部的活塞的表面上，所述活塞的上端面位于所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的壓頭的正下方，所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)從所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔插入缸筒內(nèi)部，且煤巖樣對(duì)正位于下壓頭的上端面與上半凹面壓頭的下端面之間，U型卡套卡合連接在所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)；所述底座上設(shè)置有第三進(jìn)氣通道和與第三進(jìn)氣通道相連通的氣體入口，所述下壓頭上設(shè)置有與第三進(jìn)氣通道相連通的第四進(jìn)氣通道，所述第四進(jìn)氣通道通過(guò)第一氣體傳輸管路與第一進(jìn)氣通道相連通；所述底座上設(shè)置有與缸筒內(nèi)部空間相連通的圍壓液流入通道，所述底座側(cè)部設(shè)置有與圍壓液流入通道相連通的圍壓液入口，所述缸筒側(cè)面設(shè)有排氣口，所述排氣口上連接有排氣口塞；
[0007]所述第一瓦斯氣體系統(tǒng)包括第一瓦斯氣體罐，所述第一瓦斯氣體罐的出氣口通過(guò)第二氣體傳輸管路與氣體入口連接，所述第二氣體傳輸管路上設(shè)置有第一減壓閥和第一氣壓表;
[0008]所述圍壓液壓系統(tǒng)包括圍壓液箱和一端與圍壓液箱連接的圍壓液流入管，所述圍壓液流入管的另一端與圍壓液入口連接，所述圍壓液流入管上連接有液壓泵和單向閥，位于液壓泵和單向閥之間的一段圍壓液流入管上連接有圍壓液溢流管，所述圍壓液溢流管上連接有圍壓液壓力表和圍壓液溢流閥，位于單向閥和圍壓液入口之間的一段圍壓液流入管上連接有圍壓液回流管，所述圍壓液回流管上連接有圍壓液回流閥。
[0009]上述的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括第二瓦斯氣體系統(tǒng)，所述第二瓦斯氣體系統(tǒng)包括第二瓦斯氣體罐，所述第二瓦斯氣體罐的出氣口通過(guò)第三氣體傳輸管路與通氣管連接，所述第三氣體傳輸管路上設(shè)置有第二減壓閥和第二氣壓表。
[0010]上述的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述底座與下壓頭之間、底座與缸筒之間、缸筒與筒蓋之間、上半凹面壓頭與上半凸面壓頭之間、U型卡套與缸筒之間以及筒蓋與活塞之間均設(shè)置有密封圈；所述缸筒通過(guò)第二螺栓固定連接在底座頂部，所述筒蓋通過(guò)第三螺栓固定連接在缸筒頂部；所述第一氣體傳輸管路的一端通過(guò)第一快速接頭與第一進(jìn)氣通道相接，所述第一氣體傳輸管路的另一端通過(guò)第二快速接頭與第四進(jìn)氣通道相接。
[0011]上述的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述缸筒外輪廓的形狀、下壓頭外輪廓的形狀、煤巖樣外輪廓的形狀、U型卡套外輪廓的形狀和上半凹面壓頭下部外輪廓的形狀均為長(zhǎng)方體形，所述煤巖樣的長(zhǎng)度與下壓頭的長(zhǎng)度和上半凹面壓頭下部的長(zhǎng)度相等，所述煤巖樣的寬度與下壓頭的寬度、U型卡套的寬度和上半凹面壓頭下部的寬度相等，所述煤巖樣的高度與U型卡套外輪廓的高度相等；所述環(huán)狀凸起下表面與活塞的下端面之間的距離加上組合后的上半凹面壓頭和上半凸面壓頭的總高度大于筒蓋的上端面至下壓頭的上端面之間的距離。
[0012]上述的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述振動(dòng)檢測(cè)裝置為型號(hào)為DH5960的超動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)。
[0013]上述的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述第三氣體傳輸管路通過(guò)第三快速接頭與通氣管相接。
[0014]本發(fā)明還提供了一種方法步驟簡(jiǎn)單、測(cè)試精度高的受擾動(dòng)影響下的基于穩(wěn)態(tài)法的煤體滲透特性測(cè)試方法，其特征在于該方法包括以下步驟:
[0015]步驟一、組裝煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其具體過(guò)程為:
[0016]步驟101、將依次對(duì)接的擋板、透氣板、煤巖樣和所述U型卡套通過(guò)電工膠帶纏繞固定為一整體，組合成巷幫模擬機(jī)構(gòu)；
[0017]步驟102、將下壓頭放置在所述凹槽內(nèi)，且使第四進(jìn)氣通道與第三進(jìn)氣通道相連通，并將第一氣體傳輸管路的一端連接在第四進(jìn)氣通道上；
[0018]步驟103、將缸筒固定連接在底座頂部；
[0019]步驟104、將所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)具有擋板的一端插入所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)，并通過(guò)觀察設(shè)置在U型卡套外壁上的刻度，使煤巖樣對(duì)正位于下壓頭的上端面上；
[0020]步驟105、將第一氣體傳輸管路的另一端連接在第一進(jìn)氣通道上；
[0021]步驟106、將上半凹面壓頭對(duì)正放置于煤巖樣的上端面上，并在上半凹面壓頭的頂部放置上半凸面壓頭；
[0022]步驟107、將活塞穿過(guò)設(shè)置在筒蓋中間位置處的通孔中，并將筒蓋固定連接在缸筒頂部，同時(shí)保證活塞的中心與上半凸面壓頭的中心對(duì)正；
[0023]步驟108、將擾動(dòng)環(huán)套裝在活塞上位于環(huán)狀凸起上部的位置處；
[0024]步驟109、將第二氣體傳輸管路連接到氣體入口上；
[0025]步驟1010、將圍壓液流入管連接到圍壓液入口上；
[0026]步驟1011、將電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，并將步驟101?步驟108組裝完成的滲透特性測(cè)試裝置對(duì)中放置在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的底座上，且使活塞的上端面位于所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的壓頭的正下方；
[0027]步驟二、給煤巖樣加載軸壓:在計(jì)算機(jī)上，打開(kāi)預(yù)先安裝好的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件，操作電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件啟動(dòng)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，并設(shè)定電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的壓頭下壓活塞的速度參數(shù)和壓力參數(shù)，電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的壓頭根據(jù)設(shè)定的速度參數(shù)下壓活塞，直到顯示在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件中的壓力參數(shù)達(dá)到設(shè)定的壓力參數(shù)；
[0028]步驟三、給煤巖樣加載圍壓:取下連接在排氣口上的排氣口塞，打開(kāi)排氣口，打開(kāi)圍壓液溢流閥的進(jìn)液開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟所述圍壓液壓系統(tǒng)，圍壓液箱內(nèi)的圍壓液經(jīng)過(guò)第二液壓泵加壓后經(jīng)由圍壓液流入管和圍壓液入口流入缸筒內(nèi)，當(dāng)排氣口有圍壓液流出時(shí)，將排氣口塞連接在排氣口上，關(guān)閉排氣口 ；
[0029]步驟四、給煤巖樣加載瓦斯氣體壓力:首先，打開(kāi)通氣閥，然后，打開(kāi)第一減壓閥的開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟所述第一瓦斯氣體系統(tǒng)，第一瓦斯氣體罐內(nèi)的瓦斯氣體通過(guò)第一減壓閥減壓后經(jīng)由第二氣體傳輸管路和氣體入口進(jìn)入第一進(jìn)氣通道和第二進(jìn)氣通道內(nèi)，并進(jìn)入透氣孔道內(nèi)；
[0030]步驟五、對(duì)擾動(dòng)影響下煤巖樣滲透的瓦斯氣體流量進(jìn)行檢測(cè)，其具體過(guò)程如下:
[0031]步驟501、將振動(dòng)檢測(cè)裝置的振動(dòng)檢測(cè)探頭安放于位于筒蓋外部的活塞的表面上，開(kāi)啟振動(dòng)檢測(cè)裝置；
[0032]步驟502、開(kāi)啟無(wú)紙記錄儀；
[0033]步驟503、將擾動(dòng)環(huán)提起再放開(kāi)，使擾動(dòng)環(huán)從高處沿著活塞向下自由落體式?jīng)_擊環(huán)狀凸起，形成對(duì)煤巖樣的沖擊擾動(dòng)；擾動(dòng)過(guò)程中，振動(dòng)檢測(cè)裝置對(duì)擾動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)并存儲(chǔ)，同時(shí)，氣體流量計(jì)對(duì)經(jīng)過(guò)煤巖樣滲透到U型卡套內(nèi)且流入通氣管內(nèi)的瓦斯氣體流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并將所檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)Q輸出給無(wú)紙記錄儀，無(wú)紙記錄儀實(shí)時(shí)記錄氣體流量計(jì)檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)Q并將流量數(shù)據(jù)Q實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī)；
[0034]步驟504、所述計(jì)算機(jī)接收無(wú)紙記錄儀實(shí)時(shí)傳輸?shù)牧髁繑?shù)據(jù)Q，并繪制出流量數(shù)據(jù)Q隨時(shí)間t變化的曲線。
[0035]本發(fā)明還提供了一種方法步驟簡(jiǎn)單、測(cè)試精度高的受擾動(dòng)影響下的基于瞬態(tài)法的煤體滲透特性測(cè)試方法，其特征在于該方法包括以下步驟:
[0036]步驟一、組裝煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其具體過(guò)程為:
[0037]步驟101、將依次對(duì)接的擋板、透氣板、煤巖樣和所述U型卡套通過(guò)電工膠帶纏繞固定為一整體，組合成巷幫模擬機(jī)構(gòu)；
[0038]步驟102、將下壓頭放置在所述凹槽內(nèi)，且使第四進(jìn)氣通道與第三進(jìn)氣通道相連通，并將第一氣體傳輸管路的一端連接在第四進(jìn)氣通道上；
[0039]步驟103、將缸筒固定連接在底座頂部；
[0040]步驟104、將所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)具有擋板的一端插入所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)，并通過(guò)觀察設(shè)置在U型卡套外壁上的刻度，使煤巖樣對(duì)正位于下壓頭的上端面上；
[0041]步驟105、將第一氣體傳輸管路的另一端連接在第一進(jìn)氣通道上；
[0042]步驟106、將上半凹面壓頭對(duì)正放置于煤巖樣的上端面上，并在上半凹面壓頭的頂部放置上半凸面壓頭；
[0043]步驟107、將活塞穿過(guò)設(shè)置在筒蓋中間位置處的通孔中，并將筒蓋固定連接在缸筒頂部，同時(shí)保證活塞的中心與上半凸面壓頭的中心對(duì)正；
[0044]步驟108、將擾動(dòng)環(huán)套裝在活塞上位于環(huán)狀凸起上部的位置處；
[0045]步驟109、將第二氣體傳輸管路連接到氣體入口上；
[0046]步驟1010、將圍壓液流入管連接到圍壓液入口上；
[0047]步驟1011、將第三氣體傳輸管路連接到通氣管上；
[0048]步驟1012、將電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，并將步驟101?步驟108組裝完成的滲透特性測(cè)試裝置對(duì)中放置在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的底座上，且使活塞的上端面位于所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的壓頭的正下方；
[0049]步驟二、給煤巖樣加載軸壓:在計(jì)算機(jī)上，打開(kāi)預(yù)先安裝好的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件，操作電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件啟動(dòng)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，并設(shè)定電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的壓頭下壓活塞的速度參數(shù)和壓力參數(shù)，電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的壓頭根據(jù)設(shè)定的速度參數(shù)下壓活塞，直到顯示在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件中的壓力參數(shù)達(dá)到設(shè)定的壓力參數(shù)；
[0050]步驟三、給煤巖樣加載圍壓:取下連接在排氣口上的排氣口塞，打開(kāi)排氣口，打開(kāi)圍壓液溢流閥的進(jìn)液開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟所述圍壓液壓系統(tǒng)，圍壓液箱內(nèi)的圍壓液經(jīng)過(guò)第二液壓泵加壓后經(jīng)由圍壓液流入管和圍壓液入口流入缸筒內(nèi)，當(dāng)排氣口有圍壓液流出時(shí)，將排氣口塞連接在排氣口上，關(guān)閉排氣口 ；
[0051]步驟四、給煤巖樣加載瓦斯氣體壓力:首先，打開(kāi)通氣閥，然后，打開(kāi)第一減壓閥的開(kāi)關(guān)和第二減壓閥的開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟所述第一瓦斯氣體系統(tǒng)和所述第二瓦斯氣體系統(tǒng)，并調(diào)節(jié)第一減壓閥和第二減壓閥，使第一氣壓表和第二氣壓表上顯示的氣體壓力相等且均為aiMPa，第一瓦斯氣體罐內(nèi)的瓦斯氣體通過(guò)第一減壓閥減壓后經(jīng)由第二氣體傳輸管路和氣體入口進(jìn)入第一進(jìn)氣通道和第二進(jìn)氣通道內(nèi)，并進(jìn)入透氣孔道內(nèi)，第二瓦斯氣體罐內(nèi)的瓦斯氣體通過(guò)第二減壓閥減壓后經(jīng)由第三氣體傳輸管路和通氣管進(jìn)入U(xiǎn)型卡套內(nèi)；5?10分鐘后，關(guān)閉第一減壓閥的開(kāi)關(guān)和第二減壓閥的開(kāi)關(guān)；其中，％的取值范圍為0.5MPa?
0.7MPa ；
[0052]步驟五、對(duì)擾動(dòng)影響下煤巖樣滲透的瓦斯氣體流量進(jìn)行檢測(cè)，其具體過(guò)程如下:
[0053]步驟501、將振動(dòng)檢測(cè)裝置的振動(dòng)檢測(cè)探頭安放于位于筒蓋外部的活塞的表面上，開(kāi)啟振動(dòng)檢測(cè)裝置；
[0054]步驟502、開(kāi)啟無(wú)紙記錄儀；
[0055]步驟503、打開(kāi)第一減壓閥的開(kāi)關(guān)并調(diào)節(jié)第一減壓閥，使第一氣壓表上顯示的氣體壓力為a2MPa，10?20秒后，關(guān)閉第一減壓閥的開(kāi)關(guān)；其中，Qa1且a2_ai的取值范圍為
0.3MPa ?0.6MPa ；
[0056]步驟504、將擾動(dòng)環(huán)提起再放開(kāi)，使擾動(dòng)環(huán)從高處沿著活塞向下自由落體式?jīng)_擊環(huán)狀凸起，形成對(duì)煤巖樣的沖擊擾動(dòng)；擾動(dòng)過(guò)程中，振動(dòng)檢測(cè)裝置對(duì)擾動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)并存儲(chǔ)；氣體流量計(jì)對(duì)經(jīng)過(guò)煤巖樣滲透到U型卡套內(nèi)且流入通氣管內(nèi)的瓦斯氣體流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并將所檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)Q輸出給無(wú)紙記錄儀，無(wú)紙記錄儀實(shí)時(shí)記錄氣體流量計(jì)檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)Q并將流量數(shù)據(jù)Q實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī)；
[0057]步驟505、所述計(jì)算機(jī)接收無(wú)紙記錄儀實(shí)時(shí)傳輸?shù)牧髁繑?shù)據(jù)Q，并繪制出流量數(shù)據(jù)Q隨時(shí)間t變化的曲線。
[0058]上述的方法，其特征在于:所述步驟102中在將下壓頭放置在所述凹槽內(nèi)之前，先在凹槽內(nèi)放入密封圈；所述步驟103中在將缸筒固定連接在底座頂部之前，先在底座頂部放入密封圈；所述步驟104中在將所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)具有擋板的一端插入所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)之前，先在所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)放入密封圈；所述步驟106中在將上半凸面壓頭放置在上半凹面壓頭的頂部之前，先在上半凹面壓頭內(nèi)放入密封圈；所述步驟107中在將活塞穿過(guò)設(shè)置在筒蓋中間位置處的通孔中之前，先在設(shè)置在筒蓋中間位置處的通孔中放入密封圈；所述步驟107中在將筒蓋固定連接在缸筒頂部之前，先在缸筒頂部放入密封圈；所述步驟103中將缸筒固定連接在底座頂部是采用第二螺栓；所述步驟107中將筒蓋固定連接在缸筒頂部是采用第三螺栓。
[0059]上述的方法，其特征在于:所述步驟二中設(shè)定的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的壓頭下壓活塞的速度參數(shù)為0.4mm/min?0.6mm/min,所述步驟二中設(shè)定的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的壓頭下壓活塞的壓力參數(shù)為3MPa?5MPa。
[0060]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0061]1、本發(fā)明煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝方便，使用操作便捷。[0062]2、本發(fā)明的滲透特性測(cè)試裝置由巷幫模擬機(jī)構(gòu)和巷幫周?chē)h(huán)境模擬機(jī)構(gòu)組成，通過(guò)與電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、滲透特性測(cè)試裝置、振動(dòng)檢測(cè)裝置、第一瓦斯氣體系統(tǒng)、第二瓦斯氣體系統(tǒng)、圍壓液壓系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)配合使用，不僅能夠在軸壓、圍壓和瓦斯氣體壓力可控的前提下進(jìn)行擾動(dòng)影響下穩(wěn)態(tài)法測(cè)定煤巖體氣體滲流特性的實(shí)驗(yàn)，對(duì)巷幫煤巖體(巷幫煤巖體裸露在巷道內(nèi)的測(cè)量氣體壓力為大氣壓力，內(nèi)部氣體壓力穩(wěn)定在一定值)受擾動(dòng)影響的氣體滲透特性進(jìn)行測(cè)試；還能夠在軸壓、圍壓和瓦斯氣體壓力可控的前提下進(jìn)行擾動(dòng)影響下瞬態(tài)法測(cè)定煤巖體氣體滲流特性的實(shí)驗(yàn)，對(duì)礦井深部的煤巖體受擾動(dòng)影響的氣體滲透特性進(jìn)行測(cè)試；實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)提供給工程技術(shù)人員，能夠?yàn)楣こ碳夹g(shù)人員研究圍壓對(duì)煤巖體氣體滲透特性測(cè)試的影響提供依據(jù)，且能夠?yàn)楣こ碳夹g(shù)人員研究擾動(dòng)因素對(duì)煤巖體的氣體滲透特性的影響提供實(shí)驗(yàn)佐證。
[0063]3、本發(fā)明的透氣板上位于第二進(jìn)氣通道的四周設(shè)置有輻射狀的透氣孔道，瓦斯氣體能夠通過(guò)透氣板上的透氣孔道對(duì)煤巖樣進(jìn)行瓦斯面加壓，加壓效果好，能夠真實(shí)地模擬煤礦井下瓦斯氣體壓力對(duì)煤巖體的作用。
[0064]4、本發(fā)明的U型卡套外壁上設(shè)置有刻度，能夠通過(guò)觀察設(shè)置在U型卡套外壁上的刻度，使煤巖樣對(duì)正位于下壓頭的上端面上，且能夠使電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的壓頭通過(guò)活塞對(duì)煤巖樣進(jìn)行準(zhǔn)確地加載軸壓，有助于提高煤體滲透特性測(cè)試的精度。
[0065]5、本發(fā)明使用時(shí)，能通過(guò)記錄擾動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)強(qiáng)度和擾動(dòng)時(shí)間，為研究擾動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)強(qiáng)度和擾動(dòng)時(shí)間對(duì)煤體滲透特性的影響效果提供依據(jù)。
[0066]6、本發(fā)明的功能完備，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0067]綜上所述，本發(fā)明的設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便，軸壓、圍壓和瓦斯氣體壓力可控，能夠?qū)ο飵兔簬r體和礦井深部的煤巖體受擾動(dòng)影響的氣體滲透特性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試精度高，功能完備，實(shí)用性強(qiáng)。
[0068]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0069]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0070]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0071]圖3為本發(fā)明滲透特性測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0072]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0073]I一擋板；2—透氣板；3—煤巖樣；
[0074]4一U型卡套；5—第一進(jìn)氣通道；6—第二進(jìn)氣通道；
[0075]7一透氣孔道；8—底座；9一缸筒；
[0076]10一筒蓋；11一下壓頭；12—上半凸面壓頭；
[0077]13—活塞；14 一第三進(jìn)氣通道； 15—?dú)怏w入口；
[0078]16—第四進(jìn)氣通道； 17—第一氣體傳輸管路；
[0079]18—圍壓液流入通道；19—圍壓液入口；20—排氣口；
[0080]21一排氣口塞；22—第一瓦斯氣體罐；
[0081]23一第二氣體傳輸管路；24—第一減壓閥；
[0082]25—第一氣壓表； 26—圍壓液箱；27—圍壓液流入管；[0083]28—液壓泵；29—圍壓液溢流管；30—圍壓液壓力表；
[0084]31一圍壓液溢流閥；32—圍壓液回流管；33—圍壓液回流閥；
[0085]34—通氣管； 35—通氣閥；36—環(huán)狀凸起；
[0086]37—擾動(dòng)環(huán)；38—第二瓦斯氣體罐；39—上半凹面壓頭；
[0087]40—電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)； 41 一滲透特性測(cè)試裝置；
[0088]42一計(jì)算機(jī)； 43—單向閥；44一密封圈；
[0089]45—第二螺栓；46—第三螺栓；
[0090]47—第三氣體傳輸管路；48—第二減壓閥；
[0091]49 一第二氣壓表； 50—振動(dòng)檢測(cè)裝置；51—?dú)怏w流量計(jì)；
[0092]52—無(wú)紙記錄儀。
【具體實(shí)施方式】
[0093]實(shí)施例1
[0094]如圖1和圖3所示，本發(fā)明的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，包括電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40、滲透特性測(cè)試裝置41、振動(dòng)檢測(cè)裝置50、第一瓦斯氣體系統(tǒng)、圍壓液壓系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)42，所述滲透特性測(cè)試裝置41對(duì)中放置在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的底座上，所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40與計(jì)算機(jī)42相接；
[0095]所述滲透特性測(cè)試裝置41由巷幫模擬機(jī)構(gòu)和巷幫周?chē)h(huán)境模擬機(jī)構(gòu)組成，所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)包括依次對(duì)接的擋板1、透氣板2、煤巖樣3和U型卡套4，所述擋板1、透氣板
2、煤巖樣3和U型卡套4通過(guò)電工膠帶纏繞固定為一整體，所述U型卡套4的外壁上設(shè)置有刻度，所述U型卡套4上連接有通氣管34，所述通氣管34上連接有通氣閥35和氣體流量計(jì)51，所述氣體流量計(jì)51上連接有無(wú)紙記錄儀52，所述無(wú)紙記錄儀52與計(jì)算機(jī)42相接，所述擋板I中部設(shè)置有第一進(jìn)氣通道5，所述透氣板2中部設(shè)置有與第一進(jìn)氣通道5相連通的第二進(jìn)氣通道6，所述透氣板2上位于第二進(jìn)氣通道6的四周設(shè)置有輻射狀的透氣孔道7 ;所述巷幫周?chē)h(huán)境模擬機(jī)構(gòu)包括底座8、固定連接在底座8頂部的缸筒9和固定連接在缸筒9頂部的筒蓋10，所述缸筒9中部側(cè)壁上開(kāi)有供巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入的巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔，所述底座8頂部中間位置處設(shè)置有凹槽，所述凹槽內(nèi)放置有下壓頭11，所述下壓頭11的正上方從下到上依次設(shè)置有上半凹面壓頭39、上半凸面壓頭12和活塞13，所述活塞13穿過(guò)筒蓋10，且筒蓋10的中間位置處設(shè)置有供活塞13穿過(guò)的通孔，位于筒蓋10外部的活塞13的中部設(shè)置有環(huán)狀凸起36，所述活塞13上套裝有位于環(huán)狀凸起36上部的擾動(dòng)環(huán)37，所述振動(dòng)檢測(cè)裝置50的振動(dòng)檢測(cè)探頭安放于位于筒蓋10外部的活塞13的表面上，所述活塞13的上端面位于所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭的正下方，所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)從所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔插入缸筒9內(nèi)部，且煤巖樣3對(duì)正位于下壓頭11的上端面與上半凹面壓頭39的下端面之間，U型卡套4卡合連接在所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)；所述底座8上設(shè)置有第三進(jìn)氣通道14和與第三進(jìn)氣通道14相連通的氣體入口 15，所述下壓頭11上設(shè)置有與第三進(jìn)氣通道14相連通的第四進(jìn)氣通道16，所述第四進(jìn)氣通道16通過(guò)第一氣體傳輸管路17與第一進(jìn)氣通道5相連通；所述底座8上設(shè)置有與缸筒9內(nèi)部空間相連通的圍壓液流入通道18，所述底座8側(cè)部設(shè)置有與圍壓液流入通道18相連通的圍壓液入口 19，所述缸筒9側(cè)面設(shè)有排氣口 20，所述排氣口 20上連接有排氣口塞21 ；[0096]所述第一瓦斯氣體系統(tǒng)包括第一瓦斯氣體罐22，所述第一瓦斯氣體罐22的出氣口通過(guò)第二氣體傳輸管路23與氣體入口 15連接，所述第二氣體傳輸管路23上設(shè)置有第一減壓閥24和第一氣壓表25 ；
[0097]所述圍壓液壓系統(tǒng)包括圍壓液箱26和一端與圍壓液箱26連接的圍壓液流入管27，所述圍壓液流入管27的另一端與圍壓液入口 19連接，所述圍壓液流入管27上連接有液壓泵28和單向閥43，位于液壓泵28和單向閥43之間的一段圍壓液流入管27上連接有圍壓液溢流管29，所述圍壓液溢流管29上連接有圍壓液壓力表30和圍壓液溢流閥31，位于單向閥43和圍壓液入口 19之間的一段圍壓液流入管27上連接有圍壓液回流管32，所述圍壓液回流管32上連接有圍壓液回流閥33。
[0098]本實(shí)施例中，所述底座8與下壓頭11之間、底座8與缸筒9之間、缸筒9與筒蓋10之間、上半凹面壓頭39與上半凸面壓頭12之間、U型卡套4與缸筒9之間以及筒蓋10與活塞13之間均設(shè)置有密封圈44 ;所述缸筒9通過(guò)第二螺栓45固定連接在底座8頂部，所述筒蓋10通過(guò)第三螺栓46固定連接在缸筒9頂部；所述第一氣體傳輸管路17的一端通過(guò)第一快速接頭與第一進(jìn)氣通道5相接，所述第一氣體傳輸管路17的另一端通過(guò)第二快速接頭與第四進(jìn)氣通道16相接。
[0099]本實(shí)施例中，所述缸筒9外輪廓的形狀、下壓頭11外輪廓的形狀、煤巖樣3外輪廓的形狀、U型卡套4外輪廓的形狀和上半凹面壓頭39下部外輪廓的形狀均為長(zhǎng)方體形，所述煤巖樣3的長(zhǎng)度與下壓頭11的長(zhǎng)度和上半凹面壓頭39下部的長(zhǎng)度相等，所述煤巖樣3的寬度與下壓頭11的寬度、U型卡套4的寬度和上半凹面壓頭39下部的寬度相等，所述煤巖樣3的高度與U型卡套4外輪廓的高度相等；所述環(huán)狀凸起36下表面與活塞13的下端面之間的距離加上組合后的上半凹面壓頭39和上半凸面壓頭12的總高度大于筒蓋10的上端面至下壓頭11的上端面之間的距離，能夠保證在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的下壓頭11下壓活塞13的過(guò)程中，環(huán)狀凸起36不碰到筒蓋10。
[0100]本實(shí)施例中，所述振動(dòng)檢測(cè)裝置50為型號(hào)為DH5960的超動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)。
[0101]采用本實(shí)施例中的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行煤體滲透特性測(cè)試的方法，包括以下步驟:
[0102]步驟一、組裝煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其具體過(guò)程為:
[0103]步驟101、將依次對(duì)接的擋板1、透氣板2、煤巖樣3和所述U型卡套4通過(guò)電工膠帶纏繞固定為一整體，組合成巷幫模擬機(jī)構(gòu)；
[0104]步驟102、將下壓頭11放置在所述凹槽內(nèi)，且使第四進(jìn)氣通道16與第三進(jìn)氣通道14相連通，并將第一氣體傳輸管路17的一端連接在第四進(jìn)氣通道16上；
[0105]步驟103、將缸筒9固定連接在底座8頂部；
[0106]步驟104、將所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)具有擋板I的一端插入所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)，并通過(guò)觀察設(shè)置在U型卡套4外壁上的刻度，使煤巖樣3對(duì)正位于下壓頭11的上端面上；具體實(shí)施時(shí)，已知底座8中心至缸筒9開(kāi)有巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔的一側(cè)側(cè)面的距離為I1，且已知煤巖樣3的長(zhǎng)度的一半為12，通過(guò)公式I=I1-12就能夠計(jì)算得到U型卡套4伸入缸筒9內(nèi)部的側(cè)面至缸筒9開(kāi)有巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔的一側(cè)側(cè)面的距離1，而該距離I能夠通過(guò)觀察設(shè)置在U型卡套4外壁上的刻度得知；
[0107]步驟105、將第一氣體傳輸管路17的另一端連接在第一進(jìn)氣通道5上；[0108]步驟106、將上半凹面壓頭39對(duì)正放置于煤巖樣3的上端面上，并在上半凹面壓頭39的頂部放置上半凸面壓頭12 ；
[0109]步驟107、將活塞13穿過(guò)設(shè)置在筒蓋10中間位置處的通孔中，并將筒蓋10固定連接在缸筒9頂部，同時(shí)保證活塞13的中心與上半凸面壓頭12的中心對(duì)正；
[0110]步驟108、將擾動(dòng)環(huán)37套裝在活塞13上位于環(huán)狀凸起36上部的位置處；
[0111]步驟109、將第二氣體傳輸管路23連接到氣體入口 15上；
[0112]步驟1010、將圍壓液流入管27連接到圍壓液入口 19上；
[0113]步驟1011、將電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40與計(jì)算機(jī)42連接，并將步驟101?步驟108組裝完成的滲透特性測(cè)試裝置41對(duì)中放置在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的底座上，且使活塞13的上端面位于所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭的正下方；
[0114]步驟二、給煤巖樣3加載軸壓:在計(jì)算機(jī)42上，打開(kāi)預(yù)先安裝好的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件，操作電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件啟動(dòng)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40，并設(shè)定電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭下壓活塞13的速度參數(shù)和壓力參數(shù)，電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭根據(jù)設(shè)定的速度參數(shù)下壓活塞13，直到顯示在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件中的壓力參數(shù)達(dá)到設(shè)定的壓力參數(shù)；通過(guò)在設(shè)置不同的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭下壓活塞13的壓力參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)軸壓的調(diào)節(jié)；
[0115]步驟三、給煤巖樣3加載圍壓:取下連接在排氣口 20上的排氣口塞21，打開(kāi)排氣口 20，打開(kāi)圍壓液溢流閥31的進(jìn)液開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟所述圍壓液壓系統(tǒng)，圍壓液箱26內(nèi)的圍壓液經(jīng)過(guò)第二液壓泵37加壓后經(jīng)由圍壓液流入管27和圍壓液入口 19流入缸筒9內(nèi)，當(dāng)排氣口20有圍壓液流出時(shí)，將排氣口塞21連接在排氣口 20上，關(guān)閉排氣口 20 ;通過(guò)在操作圍壓液溢流閥31，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)圍壓的調(diào)節(jié)；
[0116]步驟四、給煤巖樣3加載瓦斯氣體壓力:首先，打開(kāi)通氣閥35，然后，打開(kāi)第一減壓閥24的開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟所述第一瓦斯氣體系統(tǒng)，第一瓦斯氣體罐22內(nèi)的瓦斯氣體通過(guò)第一減壓閥24減壓后經(jīng)由第二氣體傳輸管路23和氣體入口 15進(jìn)入第一進(jìn)氣通道5和第二進(jìn)氣通道6內(nèi)，并進(jìn)入透氣孔道7內(nèi)；通過(guò)操作第一減壓閥24，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)瓦斯氣體壓力大小的調(diào)節(jié);
[0117]步驟五、對(duì)擾動(dòng)影響下煤巖樣3滲透的瓦斯氣體流量進(jìn)行檢測(cè)，其具體過(guò)程如下:
[0118]步驟501、將振動(dòng)檢測(cè)裝置50的振動(dòng)檢測(cè)探頭安放于位于筒蓋10外部的活塞13的表面上，開(kāi)啟振動(dòng)檢測(cè)裝置50 ；
[0119]步驟502、開(kāi)啟無(wú)紙記錄儀52 ；
[0120]步驟503、將擾動(dòng)環(huán)37提起再放開(kāi)，使擾動(dòng)環(huán)37從高處沿著活塞13向下自由落體式?jīng)_擊環(huán)狀凸起36，形成對(duì)煤巖樣3的沖擊擾動(dòng)；擾動(dòng)過(guò)程中，振動(dòng)檢測(cè)裝置50對(duì)擾動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)并存儲(chǔ)，同時(shí)，氣體流量計(jì)51對(duì)經(jīng)過(guò)煤巖樣3滲透到U型卡套4內(nèi)且流入通氣管34內(nèi)的瓦斯氣體流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并將所檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)Q輸出給無(wú)紙記錄儀52，無(wú)紙記錄儀52實(shí)時(shí)記錄氣體流量計(jì)51檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)Q并將流量數(shù)據(jù)Q實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī)42 ；
[0121]步驟504、所述計(jì)算機(jī)42接收無(wú)紙記錄儀52實(shí)時(shí)傳輸?shù)牧髁繑?shù)據(jù)Q，并繪制出流量數(shù)據(jù)Q隨時(shí)間t變化的曲線。
[0122]另外，實(shí)驗(yàn)中還可以記錄擾動(dòng)時(shí)間，為研究擾動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)強(qiáng)度和擾動(dòng)時(shí)間對(duì)煤體滲透特性的影響效果提供依據(jù)。[0123]具體實(shí)施時(shí)，所述步驟102中在將下壓頭11放置在所述凹槽內(nèi)之前，先在凹槽內(nèi)放入密封圈44 ;所述步驟103中在將缸筒9固定連接在底座8頂部之前，先在底座8頂部放入密封圈44 ;所述步驟104中在將所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)具有擋板I的一端插入所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)之前，先在所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)放入密封圈44 ;所述步驟106中在將上半凸面壓頭12放置在上半凹面壓頭39的頂部之前，先在上半凹面壓頭39內(nèi)放入密封圈44 ;所述步驟107中在將活塞13穿過(guò)設(shè)置在筒蓋10中間位置處的通孔中之前，先在設(shè)置在筒蓋10中間位置處的通孔中放入密封圈44 ;所述步驟107中在將筒蓋10固定連接在缸筒9頂部之前，先在缸筒9頂部放入密封圈44 ;所述步驟103中將缸筒9固定連接在底座8頂部是采用第二螺栓45 ;所述步驟107中將筒蓋10固定連接在缸筒9頂部是采用第三螺栓46。所述步驟二中設(shè)定的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭下壓活塞13的速度參數(shù)為0.4mm/min?0.6mm/min,所述步驟二中設(shè)定的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭下壓活塞13的壓力參數(shù)為 3MPa ?5MPa。
[0124]該方法實(shí)質(zhì)上是擾動(dòng)影響下穩(wěn)態(tài)法測(cè)定煤巖體氣體滲流特性的方法，主要用于對(duì)巷幫煤巖體受擾動(dòng)影響的氣體滲透特性進(jìn)行測(cè)試。
[0125]實(shí)施例2
[0126]如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是:本發(fā)明還包括第二瓦斯氣體系統(tǒng)，所述第二瓦斯氣體系統(tǒng)包括第二瓦斯氣體罐38，所述第二瓦斯氣體罐38的出氣口通過(guò)第三氣體傳輸管路47與通氣管34連接，所述第三氣體傳輸管路47上設(shè)置有第二減壓閥48和第二氣壓表49。具體地，所述第三氣體傳輸管路47通過(guò)第三快速接頭與通氣管34相接。其余結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1相同。
[0127]采用本實(shí)施例中的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行擾動(dòng)影響下煤體滲透特性測(cè)試的方法，包括以下步驟:
[0128]步驟一、組裝煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其具體過(guò)程為:
[0129]步驟101、將依次對(duì)接的擋板1、透氣板2、煤巖樣3和所述U型卡套4通過(guò)電工膠帶纏繞固定為一整體，組合成巷幫模擬機(jī)構(gòu)；
[0130]步驟102、將下壓頭11放置在所述凹槽內(nèi)，且使第四進(jìn)氣通道16與第三進(jìn)氣通道14相連通，并將第一氣體傳輸管路17的一端連接在第四進(jìn)氣通道16上；
[0131]步驟103、將缸筒9固定連接在底座8頂部；
[0132]步驟104、將所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)具有擋板I的一端插入所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)，并通過(guò)觀察設(shè)置在U型卡套4外壁上的刻度，使煤巖樣3對(duì)正位于下壓頭11的上端面上；具體實(shí)施時(shí)，已知底座8中心至缸筒9開(kāi)有巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔的一側(cè)側(cè)面的距離為I1，且已知煤巖樣3的長(zhǎng)度的一半為12，通過(guò)公式I=I1-12就能夠計(jì)算得到U型卡套4伸入缸筒9內(nèi)部的側(cè)面至缸筒9開(kāi)有巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔的一側(cè)側(cè)面的距離1，而該距離I能夠通過(guò)觀察設(shè)置在U型卡套4外壁上的刻度得知；
[0133]步驟105、將第一氣體傳輸管路17的另一端連接在第一進(jìn)氣通道5上；
[0134]步驟106、將上半凹面壓頭39對(duì)正放置于煤巖樣3的上端面上，并在上半凹面壓頭39的頂部放置上半凸面壓頭12 ；
[0135]步驟107、將活塞13穿過(guò)設(shè)置在筒蓋10中間位置處的通孔中，并將筒蓋10固定連接在缸筒9頂部，同時(shí)保證活塞13的中心與上半凸面壓頭12的中心對(duì)正；[0136]步驟108、將擾動(dòng)環(huán)37套裝在活塞13上位于環(huán)狀凸起36上部的位置處；
[0137]步驟109、將第二氣體傳輸管路23連接到氣體入口 15上；
[0138]步驟1010、將圍壓液流入管27連接到圍壓液入口 19上；
[0139]步驟1011、將第三氣體傳輸管路47連接到通氣管34上；
[0140]步驟1012、將電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40與計(jì)算機(jī)42連接，并將步驟101?步驟108組裝完成的滲透特性測(cè)試裝置41對(duì)中放置在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的底座上，且使活塞13的上端面位于所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭的正下方；
[0141]步驟二、給煤巖樣3加載軸壓:在計(jì)算機(jī)42上，打開(kāi)預(yù)先安裝好的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件，操作電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件啟動(dòng)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40，并設(shè)定電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭下壓活塞13的速度參數(shù)和壓力參數(shù)，電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭根據(jù)設(shè)定的速度參數(shù)下壓活塞13，直到顯示在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件中的壓力參數(shù)達(dá)到設(shè)定的壓力參數(shù)；通過(guò)在設(shè)置不同的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭下壓活塞13的壓力參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)軸壓的調(diào)節(jié)；
[0142]步驟三、給煤巖樣3加載圍壓:取下連接在排氣口 20上的排氣口塞21，打開(kāi)排氣口 20，打開(kāi)圍壓液溢流閥31的進(jìn)液開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟所述圍壓液壓系統(tǒng)，圍壓液箱26內(nèi)的圍壓液經(jīng)過(guò)第二液壓泵37加壓后經(jīng)由圍壓液流入管27和圍壓液入口 19流入缸筒9內(nèi)，當(dāng)排氣口20有圍壓液流出時(shí)，將排氣口塞21連接在排氣口 20上，關(guān)閉排氣口 20 ;通過(guò)在操作圍壓液溢流閥31，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)圍壓的調(diào)節(jié)；
[0143]步驟四、給煤巖樣3加載瓦斯氣體壓力:首先，打開(kāi)通氣閥35，然后，打開(kāi)第一減壓閥24的開(kāi)關(guān)和第二減壓閥48的開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟所述第一瓦斯氣體系統(tǒng)和所述第二瓦斯氣體系統(tǒng)，并調(diào)節(jié)第一減壓閥24和第二減壓閥48，使第一氣壓表25和第二氣壓表49上顯示的氣體壓力相等且均為aiMPa，第一瓦斯氣體罐22內(nèi)的瓦斯氣體通過(guò)第一減壓閥24減壓后經(jīng)由第二氣體傳輸管路23和氣體入口 15進(jìn)入第一進(jìn)氣通道5和第二進(jìn)氣通道6內(nèi)，并進(jìn)入透氣孔道7內(nèi)，第二瓦斯氣體罐38內(nèi)的瓦斯氣體通過(guò)第二減壓閥48減壓后經(jīng)由第三氣體傳輸管路47和通氣管34進(jìn)入U(xiǎn)型卡套4內(nèi)；5?10分鐘后，關(guān)閉第一減壓閥24的開(kāi)關(guān)和第二減壓閥48的開(kāi)關(guān)；其中，B1的取值范圍為0.5MPa?0.7MPa ;通過(guò)操作第一減壓閥24，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)進(jìn)入透氣孔道7內(nèi)的瓦斯氣體壓力大小的調(diào)節(jié)；通過(guò)操作第二減壓閥48，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)進(jìn)入U(xiǎn)型卡套4內(nèi)的瓦斯氣體壓力大小的調(diào)節(jié)；
[0144]步驟五、對(duì)擾動(dòng)影響下煤巖樣3滲透的瓦斯氣體流量進(jìn)行檢測(cè)，其具體過(guò)程如下:
[0145]步驟501、將振動(dòng)檢測(cè)裝置50的振動(dòng)檢測(cè)探頭安放于位于筒蓋10外部的活塞13的表面上，開(kāi)啟振動(dòng)檢測(cè)裝置50 ；
[0146]步驟502、開(kāi)啟無(wú)紙記錄儀52 ；
[0147]步驟503、打開(kāi)第一減壓閥24的開(kāi)關(guān)并調(diào)節(jié)第一減壓閥24，使第一氣壓表25上顯示的氣體壓力為a2MPa，10?20秒后，關(guān)閉第一減壓閥24的開(kāi)關(guān)；其中，a2>ai且a2_ai的取值范圍為0.3MPa?0.6MPa ；
[0148]步驟504、將擾動(dòng)環(huán)37提起再放開(kāi)，使擾動(dòng)環(huán)37從高處沿著活塞13向下自由落體式?jīng)_擊環(huán)狀凸起36，形成對(duì)煤巖樣3的沖擊擾動(dòng)；擾動(dòng)過(guò)程中，振動(dòng)檢測(cè)裝置50對(duì)擾動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)并存儲(chǔ)；氣體流量計(jì)51對(duì)經(jīng)過(guò)煤巖樣3滲透到U型卡套4內(nèi)且流入通氣管34內(nèi)的瓦斯氣體流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并將所檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)Q輸出給無(wú)紙記錄儀52，無(wú)紙記錄儀52實(shí)時(shí)記錄氣體流量計(jì)51檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)Q并將流量數(shù)據(jù)Q實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī)42 ；
[0149]步驟505、所述計(jì)算機(jī)42接收無(wú)紙記錄儀52實(shí)時(shí)傳輸?shù)牧髁繑?shù)據(jù)Q，并繪制出流量數(shù)據(jù)Q隨時(shí)間t變化的曲線。
[0150]具體實(shí)施時(shí)，所述步驟102中在將下壓頭11放置在所述凹槽內(nèi)之前，先在凹槽內(nèi)放入密封圈44 ;所述步驟103中在將缸筒9固定連接在底座8頂部之前，先在底座8頂部放入密封圈44 ;所述步驟104中在將所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)具有擋板I的一端插入所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)之前，先在所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)放入密封圈44 ;所述步驟106中在將上半凸面壓頭12放置在上半凹面壓頭39的頂部之前，先在上半凹面壓頭39內(nèi)放入密封圈44 ;所述步驟107中在將活塞13穿過(guò)設(shè)置在筒蓋10中間位置處的通孔中之前，先在設(shè)置在筒蓋10中間位置處的通孔中放入密封圈44 ;所述步驟107中在將筒蓋10固定連接在缸筒9頂部之前，先在缸筒9頂部放入密封圈44 ;所述步驟103中將缸筒9固定連接在底座8頂部是采用第二螺栓45 ;所述步驟107中將筒蓋10固定連接在缸筒9頂部是采用第三螺栓46。所述步驟二中設(shè)定的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭下壓活塞13的速度參數(shù)為0.4mm/min?0.6mm/min,所述步驟二中設(shè)定的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)40的壓頭下壓活塞13的壓力參數(shù)為 3MPa ?5MPa。
[0151]該方法實(shí)質(zhì)上是擾動(dòng)影響下瞬態(tài)法測(cè)定煤巖體氣體滲流特性的方法，主要用于對(duì)礦井深部的煤巖體受擾動(dòng)影響的氣體滲透特性進(jìn)行測(cè)試。
[0152]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)、滲透特性測(cè)試裝置(41)、振動(dòng)檢測(cè)裝置(50)、第一瓦斯氣體系統(tǒng)、圍壓液壓系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)(42)，所述滲透特性測(cè)試裝置(41)對(duì)中放置在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)的底座上，所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)與計(jì)算機(jī)(42)相接; 所述滲透特性測(cè)試裝置(41)由巷幫模擬機(jī)構(gòu)和巷幫周?chē)h(huán)境模擬機(jī)構(gòu)組成，所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)包括依次對(duì)接的擋板(I)、透氣板(2)、煤巖樣(3)和U型卡套(4)，所述擋板(I)、透氣板(2 )、煤巖樣(3 )和U型卡套(4)通過(guò)電工膠帶纏繞固定為一整體，所述U型卡套(4)的外壁上設(shè)置有刻度，所述U型卡套(4)上連接有通氣管(34)，所述通氣管(34)上連接有通氣閥(35 )和氣體流量計(jì)(51)，所述氣體流量計(jì)(51)上連接有無(wú)紙記錄儀(52 )，所述無(wú)紙記錄儀(52)與計(jì)算機(jī)(42)相接，所述擋板(I)中部設(shè)置有第一進(jìn)氣通道(5)，所述透氣板(2)中部設(shè)置有與第一進(jìn)氣通道(5)相連通的第二進(jìn)氣通道(6)，所述透氣板(2)上位于第二進(jìn)氣通道(6)的四周設(shè)置有輻射狀的透氣孔道(7);所述巷幫周?chē)h(huán)境模擬機(jī)構(gòu)包括底座(8)、固定連接在底座(8)頂部的缸筒(9)和固定連接在缸筒(9)頂部的筒蓋(10)，所述缸筒(9)中部側(cè)壁上開(kāi)有供巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入的巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔，所述底座(8)頂部中間位置處設(shè)置有凹槽，所述凹槽內(nèi)放置有下壓頭(11)，所述下壓頭(11)的正上方從下到上依次設(shè)置有上半凹面壓頭(39)、上半凸面壓頭(12)和活塞(13)，所述活塞(13)穿過(guò)筒蓋(10)，且筒蓋(10)的中間位置處設(shè)置有供活塞(13)穿過(guò)的通孔，位于筒蓋(10)外部的活塞(13)的中部設(shè)置有環(huán)狀凸起(36)，所述活塞(13)上套裝有位于環(huán)狀凸起(36)上部的擾動(dòng)環(huán)(37)，所述振動(dòng)檢測(cè)裝置(50)的振動(dòng)檢測(cè)探頭安放于位于筒蓋(10)外部的活塞(13)的表面上，所述活塞(13)的上端面位于所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)的壓頭的正下方，所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)從所述巷幫模 擬機(jī)構(gòu)插入孔插入缸筒(9)內(nèi)部，且煤巖樣(3)對(duì)正位于下壓頭(11)的上端面與上半凹面壓頭(39)的下端面之間，U型卡套(4)卡合連接在所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)；所述底座(8)上設(shè)置有第三進(jìn)氣通道(14)和與第三進(jìn)氣通道(14)相連通的氣體入口( 15)，所述下壓頭(11)上設(shè)置有與第三進(jìn)氣通道(14)相連通的第四進(jìn)氣通道(16)，所述第四進(jìn)氣通道(16)通過(guò)第一氣體傳輸管路(17)與第一進(jìn)氣通道(5)相連通；所述底座(8)上設(shè)置有與缸筒(9)內(nèi)部空間相連通的圍壓液流入通道(18)，所述底座(8)側(cè)部設(shè)置有與圍壓液流入通道(18)相連通的圍壓液入口( 19)，所述缸筒(9)側(cè)面設(shè)有排氣口(20)，所述排氣口(20)上連接有排氣口塞(21)； 所述第一瓦斯氣體系統(tǒng)包括第一瓦斯氣體罐(22)，所述第一瓦斯氣體罐(22)的出氣口通過(guò)第二氣體傳輸管路(23)與氣體入口(15)連接，所述第二氣體傳輸管路(23)上設(shè)置有第一減壓閥(24)和第一氣壓表(25)； 所述圍壓液壓系統(tǒng)包括圍壓液箱(26)和一端與圍壓液箱(26)連接的圍壓液流入管(27)，所述圍壓液流入管(27)的另一端與圍壓液入口(19)連接，所述圍壓液流入管(27)上連接有液壓泵(28)和單向閥(43)，位于液壓泵(28)和單向閥(43)之間的一段圍壓液流入管(27)上連接有圍壓液溢流管(29)，所述圍壓液溢流管(29)上連接有圍壓液壓力表(30)和圍壓液溢流閥(31)，位于單向閥(43)和圍壓液入口(19)之間的一段圍壓液流入管(27)上連接有圍壓液回流管(32)，所述圍壓液回流管(32)上連接有圍壓液回流閥(33)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括第二瓦斯氣體系統(tǒng)，所述第二瓦斯氣體系統(tǒng)包括第二瓦斯氣體罐(38)，所述第二瓦斯氣體罐(38)的出氣口通過(guò)第三氣體傳輸管路(47)與通氣管(34)連接，所述第三氣體傳輸管路(47)上設(shè)置有第二減壓閥(48)和第二氣壓表(49)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述底座(8)與下壓頭(11)之間、底座(8)與缸筒(9)之間、缸筒(9)與筒蓋(10)之間、上半凹面壓頭(39)與上半凸面壓頭(12)之間、U型卡套(4)與缸筒(9)之間以及筒蓋(10)與活塞(13)之間均設(shè)置有密封圈(44);所述缸筒(9)通過(guò)第二螺栓(45)固定連接在底座(8)頂部，所述筒蓋(10)通過(guò)第三螺栓(46)固定連接在缸筒(9)頂部；所述第一氣體傳輸管路(17)的一端通過(guò)第一快速接頭與第一進(jìn)氣通道(5)相接，所述第一氣體傳輸管路(17)的另一端通過(guò)第二快速接頭與第四進(jìn)氣通道(16)相接。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述缸筒(9)外輪廓的形狀、下壓頭(11)外輪廓的形狀、煤巖樣(3)外輪廓的形狀、U型卡套(4)外輪廓的形狀和上半凹面壓頭(39)下部外輪廓的形狀均為長(zhǎng)方體形，所述煤巖樣(3)的長(zhǎng)度與下壓頭(11)的長(zhǎng)度和上半凹面壓頭(39)下部的長(zhǎng)度相等，所述煤巖樣(3)的寬度與下壓頭(11)的寬度、U型卡套(4)的寬度和上半凹面壓頭(39)下部的寬度相等，所述煤巖樣(3)的高度與U型卡套(4)外輪廓的高度相等；所述環(huán)狀凸起(36)下表面與活塞(13)的下端面之間的距離加上組合后的上半凹面壓頭(39)和上半凸面壓頭(12)的總高度大于筒蓋(10)的上端面至下壓頭(11)的上端面之間的距離。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述振動(dòng)檢測(cè)裝置(50)為型號(hào)為DH5960的超動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)。
6.按照權(quán)利要求2所述的一種煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述第三氣體傳輸管路(47)通過(guò)第三快速接頭與通氣管(34)相接。
7.一種利用如權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行煤體滲透特性測(cè)試的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟一、組裝煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其具體過(guò)程為: 步驟101、將依次對(duì)接的擋板(I)、透氣板(2 )、煤巖樣(3 )和所述U型卡套(4)通過(guò)電工膠帶纏繞固定為一整體，組合成巷幫模擬機(jī)構(gòu)； 步驟102、將下壓頭(11)放置在所述凹槽內(nèi)，且使第四進(jìn)氣通道(16)與第三進(jìn)氣通道(14)相連通，并將第一氣體傳輸管路(17)的一端連接在第四進(jìn)氣通道(16)上； 步驟103、將缸筒(9)固定連接在底座(8)頂部； 步驟104、將所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)具有擋板(I)的一端插入所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)，并通過(guò)觀察設(shè)置在U型卡套(4)外壁上的刻度，使煤巖樣(3)對(duì)正位于下壓頭(11)的上端面上； 步驟105、將第一氣體傳輸管路(17)的另一端連接在第一進(jìn)氣通道(5)上； 步驟106、將上半凹面壓頭(39)對(duì)正放置于煤巖樣(3)的上端面上，并在上半凹面壓頭(39)的頂部放置上半凸面壓頭(12)； 步驟107、將活塞(13)穿過(guò)設(shè)置在筒蓋(10)中間位置處的通孔中，并將筒蓋(10)固定連接在缸筒(9)頂部，同時(shí)保證活塞(13)的中心與上半凸面壓頭(12)的中心對(duì)正； 步驟108、將擾動(dòng)環(huán)(37)套裝在活塞(13)上位于環(huán)狀凸起(36)上部的位置處； 步驟109、將第二氣體傳輸管路(23)連接到氣體入口(15)上；步驟1010、將圍壓液流入管(27)連接到圍壓液入口(19)上； 步驟1011、將電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)與計(jì)算機(jī)(42)連接，并將步驟101~步驟108組裝完成的滲透特性測(cè)試裝置(41)對(duì)中放置在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)的底座上，且使活塞(13)的上端面位于所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)的壓頭的正下方； 步驟二、給煤巖樣(3)加載軸壓:在計(jì)算機(jī)(42)上，打開(kāi)預(yù)先安裝好的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件，操作電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件啟動(dòng)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)，并設(shè)定電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)的壓頭下壓活塞(13)的速度參數(shù)和壓力參數(shù)，電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)的壓頭根據(jù)設(shè)定的速度參數(shù)下壓活塞(13)，直到顯示在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件中的壓力參數(shù)達(dá)到設(shè)定的壓力參數(shù)；步驟三、給煤巖樣(3 )加載圍壓:取下連接在排氣口( 20 )上的排氣口塞(21 )，打開(kāi)排氣口(20)，打開(kāi)圍壓液溢流閥(31)的進(jìn)液開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟所述圍壓液壓系統(tǒng)，圍壓液箱(26)內(nèi)的圍壓液經(jīng)過(guò)第二液壓泵(37)加壓后經(jīng)由圍壓液流入管(27)和圍壓液入口(19)流入缸筒(9)內(nèi)，當(dāng)排氣口(20)有圍壓液流出時(shí)，將排氣口塞(21)連接在排氣口(20)上，關(guān)閉排氣口(20)； 步驟四、給煤巖樣(3)加載瓦斯氣體壓力:首先，打開(kāi)通氣閥(35)，然后，打開(kāi)第一減壓閥(24)的開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟所述第一瓦斯氣體系統(tǒng)，第一瓦斯氣體罐(22)內(nèi)的瓦斯氣體通過(guò)第一減壓閥(24)減壓后經(jīng)由第二氣體傳輸管路(23)和氣體入口( 15)進(jìn)入第一進(jìn)氣通道(5)和第二進(jìn)氣通道(6)內(nèi)，并進(jìn)入透氣孔道(7)內(nèi)； 步驟五、對(duì)擾動(dòng)影響下煤巖樣(3)滲透的瓦斯氣體流量進(jìn)行檢測(cè)，其具體過(guò)程如下:步驟501、將振動(dòng)檢測(cè)裝置(50)的振動(dòng)檢測(cè)探頭安放于位于筒蓋(10)外部的活塞(13)的表面上，開(kāi)啟振動(dòng)檢測(cè) 裝置(50)； 步驟502、開(kāi)啟無(wú)紙記錄儀(52)； 步驟503、將擾動(dòng)環(huán)(37)提起再放開(kāi)，使擾動(dòng)環(huán)(37)從高處沿著活塞(13)向下自由落體式?jīng)_擊環(huán)狀凸起(36)，形成對(duì)煤巖樣(3)的沖擊擾動(dòng)；擾動(dòng)過(guò)程中，振動(dòng)檢測(cè)裝置(50)對(duì)擾動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)并存儲(chǔ)，同時(shí)，氣體流量計(jì)(51)對(duì)經(jīng)過(guò)煤巖樣(3)滲透到U型卡套(4)內(nèi)且流入通氣管(34)內(nèi)的瓦斯氣體流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并將所檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)Q輸出給無(wú)紙記錄儀(52)，無(wú)紙記錄儀(52)實(shí)時(shí)記錄氣體流量計(jì)(51)檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)Q并將流量數(shù)據(jù)Q實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī)(42)； 步驟504、所述計(jì)算機(jī)(42)接收無(wú)紙記錄儀(52)實(shí)時(shí)傳輸?shù)牧髁繑?shù)據(jù)Q，并繪制出流量數(shù)據(jù)Q隨時(shí)間t變化的曲線。
8.一種利用如權(quán)利要求2所述裝置進(jìn)行煤體滲透特性測(cè)試的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟一、組裝煤體滲透特性測(cè)試系統(tǒng)，其具體過(guò)程為: 步驟101、將依次對(duì)接的擋板(I)、透氣板(2 )、煤巖樣(3 )和所述U型卡套(4 )通過(guò)電工膠帶纏繞固定為一整體，組合成巷幫模擬機(jī)構(gòu)； 步驟102、將下壓頭(11)放置在所述凹槽內(nèi)，且使第四進(jìn)氣通道(16)與第三進(jìn)氣通道(14)相連通，并將第一氣體傳輸管路(17)的一端連接在第四進(jìn)氣通道(16)上； 步驟103、將缸筒(9)固定連接在底座(8)頂部； 步驟104、將所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)具有擋板(I)的一端插入所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)，并通過(guò)觀察設(shè)置在U型卡套(4)外壁上的刻度，使煤巖樣(3)對(duì)正位于下壓頭(11)的上端面上； 步驟105、將第一氣體傳輸管路(17)的另一端連接在第一進(jìn)氣通道(5)上； 步驟106、將上半凹面壓頭(39)對(duì)正放置于煤巖樣(3)的上端面上，并在上半凹面壓頭(39)的頂部放置上半凸面壓頭(12)； 步驟107、將活塞(13)穿過(guò)設(shè)置在筒蓋(10)中間位置處的通孔中，并將筒蓋(10)固定連接在缸筒(9)頂部，同時(shí)保證活塞(13)的中心與上半凸面壓頭(12)的中心對(duì)正； 步驟108、將擾動(dòng)環(huán)(37)套裝在活塞(13)上位于環(huán)狀凸起(36)上部的位置處； 步驟109、將第二氣體傳輸管路(23)連接到氣體入口(15)上； 步驟1010、將圍壓液流入管(27)連接到圍壓液入口(19)上； 步驟1011、將第三氣體傳輸管路(47)連接到通氣管(34)上； 步驟1012、將電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)與計(jì)算機(jī)(42)連接，并將步驟101~步驟108組裝完成的滲透特性測(cè)試裝置(41)對(duì)中放置在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)的底座上，且使活塞(13)的上端面位于所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)的壓頭的正下方； 步驟二、給煤巖樣(3)加載軸壓:在計(jì)算機(jī)(42)上，打開(kāi)預(yù)先安裝好的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件，操作電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件啟動(dòng)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)，并設(shè)定電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)的壓頭下壓活塞(13)的速度參數(shù)和壓力參數(shù)，電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)的壓頭根據(jù)設(shè)定的速度參數(shù)下壓活塞(13)，直到顯示在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)軟件中的壓力參數(shù)達(dá)到設(shè)定的壓力參數(shù)；步驟三、給煤巖樣(3 )加載圍壓:取下連接在排氣口( 20 )上的排氣口塞(21 )，打開(kāi)排氣口(20)，打開(kāi)圍壓液溢流閥(31)的進(jìn)液開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟所述圍壓液壓系統(tǒng)，圍壓液箱(26)內(nèi)的圍壓液經(jīng)過(guò)第二液壓泵(37)加壓后經(jīng)由圍壓液流入管(27)和圍壓液入口(19)流入缸筒(9)內(nèi)，當(dāng)排氣口(20)有圍壓液流出時(shí)，將排氣口塞(21)連接在排氣口(20)上，關(guān)閉排氣口(20)； 步驟四、給煤巖樣(3)加載瓦斯氣體壓力:首先，打開(kāi)通氣閥(35)，然后，打開(kāi)第一減壓閥(24)的開(kāi)關(guān)和第二減壓閥(48)的開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟所述第一瓦斯氣體系統(tǒng)和所述第二瓦斯氣體系統(tǒng)，并調(diào)節(jié)第一減壓閥(24)和第二減壓閥(48)，使第一氣壓表(25)和第二氣壓表(49)上顯示的氣體壓力相等且均為aiMPa，第一瓦斯氣體罐(22)內(nèi)的瓦斯氣體通過(guò)第一減壓閥(24)減壓后經(jīng)由第二氣體傳輸管路(23)和氣體入口( 15)進(jìn)入第一進(jìn)氣通道(5)和第二進(jìn)氣通道(6)內(nèi)，并進(jìn)入透氣孔道(7)內(nèi)，第二瓦斯氣體罐(38)內(nèi)的瓦斯氣體通過(guò)第二減壓閥(48)減壓后經(jīng)由第三氣體傳輸管路(47)和通氣管(34)進(jìn)入U(xiǎn)型卡套(4)內(nèi)；5~10分鐘后，關(guān)閉第一減壓閥(24)的開(kāi)關(guān)和第二減壓閥(48)的開(kāi)關(guān)；其中，ai的取值范圍為0.5MPa~0.7MPa ； 步驟五、對(duì)擾動(dòng)影響下煤巖樣(3)滲透的瓦斯氣體流量進(jìn)行檢測(cè)，其具體過(guò)程如下:步驟501、將振動(dòng)檢測(cè)裝置(50)的振動(dòng)檢測(cè)探頭安放于位于筒蓋(10)外部的活塞(13)的表面上，開(kāi)啟振動(dòng)檢測(cè)裝置(50)； 步驟502、開(kāi)啟無(wú)紙記錄儀(52)； 步驟503、打開(kāi)第一減壓閥(24)的開(kāi)關(guān)并調(diào)節(jié)第一減壓閥(24)，使第一氣壓表(25)上顯示的氣體壓力為a2MPa，10~20秒后，關(guān)閉第一減壓閥(24)的開(kāi)關(guān)；其中，a2>ai且a2_ai的取值范圍為0.3MPa~0.6MPa ； 步驟504、將擾動(dòng)環(huán)(37)提起再放開(kāi)，使擾動(dòng)環(huán)(37)從高處沿著活塞(13)向下自由落體式?jīng)_擊環(huán)狀凸起(36)，形成對(duì)煤巖樣(3)的沖擊擾動(dòng)；擾動(dòng)過(guò)程中，振動(dòng)檢測(cè)裝置(50)對(duì)擾動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)并存儲(chǔ)；氣體流量計(jì)(51)對(duì)經(jīng)過(guò)煤巖樣(3)滲透到U型卡套(4)內(nèi)且流入通氣管(34)內(nèi)的瓦斯氣體流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并將所檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)Q輸出給無(wú)紙記錄儀(52)，無(wú)紙記錄儀(52)實(shí)時(shí)記錄氣體流量計(jì)(51)檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)Q并將流量數(shù)據(jù)Q實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī)(42)； 步驟505、所述計(jì)算機(jī)(42)接收無(wú)紙記錄儀(52)實(shí)時(shí)傳輸?shù)牧髁繑?shù)據(jù)Q，并繪制出流量數(shù)據(jù)Q隨時(shí)間t變化的曲線。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于:所述步驟102中在將下壓頭(11)放置在所述凹槽內(nèi)之前，先在凹槽內(nèi)放入密封圈(44);所述步驟103中在將缸筒(9)固定連接在底座(8)頂部之前，先在底座(8)頂部放入密封圈(44);所述步驟104中在將所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)具有擋板(I)的一端插入所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)之前，先在所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)放入密封圈(44);所述步驟106中在將上半凸面壓頭(12)放置在上半凹面壓頭(39)的頂部之前，先在上半凹面壓頭(39)內(nèi)放入密封圈(44);所述步驟107中在將活塞(13)穿過(guò)設(shè)置在筒蓋(10)中間位置處的通孔中之前，先在設(shè)置在筒蓋(10)中間位置處的通孔中放入密封圈(44);所述步驟107中在將筒蓋(10)固定連接在缸筒(9)頂部之前，先在缸筒(9)頂部放入密封圈(44);所述步驟103中將缸筒(9)固定連接在底座(8)頂部是采用第二螺栓(45);所述步驟107中將筒蓋(10)固定連接在缸筒(9)頂部是采用第三螺栓(46)。
10.按照權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于:所述步驟二中設(shè)定的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40) 的壓頭下壓活塞(13)的速度參數(shù)為0.4mm/min~0.6mm/min,所述步驟二中設(shè)定的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(40)的壓頭下壓活塞(13)的壓力參數(shù)為3MPa~5MPa。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK103940719SQ201410150520
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】張?zhí)燔? 任金虎, 李樹(shù)剛, 于勝紅, 趙佩佩, 宋爽, 李偉, 成小雨, 崔巍, 張磊 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)