本发明涉及煤岩变形试验设备领域，尤其涉及一种煤岩高温高压变形试验装置与试验方法。
背景技术：
随着浅部煤炭及油气资源的不断开发利用，其赋存量逐渐趋于萎缩，深部成为我国未来有利的找矿靶区。深部煤岩体物理与化学结构特征的研究能够有力支撑深部能源的勘探开发。中国地处欧亚、太平洋以及印度板块的交汇处，总体构造复杂程度高于美国、澳大利亚等西方国家。多期构造运动叠加改造作用使煤岩体的物理性质与化学性质发生显著分异。强变形构造煤岩与煤炭开采过程中煤(岩)与瓦斯突出灾害的发生息息相关，是制约我国煤炭工业健康安全发展的瓶颈；同时煤岩的强烈变形极大增加了非常规油气储层的非均质性，加大了开采利用难度。因此模拟不同原位地质条件下的煤岩体变形特征对不同地质赋存条件下的煤炭及油气资源的勘探开发与利用也具有重要的实际意义。
现有技术中，公开号为cn103884604的中国发明专利公开了一种多功能高温高压三轴煤岩试验装置及方法，首先该装置结构不合理，试验结束后在拆卸装置取出煤岩试验样品的过程中容易将其破坏，无法获取完整的样品结构，不利于对试验后的样品进行分析和研究；而且该装置的加载方式单一，难以实现轴压与围压的同步加载，对于地质环境模拟的精确性较低；再者该装置安全系数不高。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种煤岩高温高压变形试验装置，该试验装置可以实现轴压与围压的同步加载，结构合理，取样时可以保证煤岩样品结构的完整性，能够准确模拟地质环境性，便于拆卸，安全系数高。
为了实现上述目的，本发明提供一种煤岩高温高压变形试验装置，所述实验装置可移动地设于轨道上，包括：平板小车，所述平板小车可移动的设于轨道上，且其上设有上下贯通的第一中心孔；壳体，所述壳体内部限定出容纳腔室，且其下端部与所述平板小车之间相连接；围压端盖，所述围压端盖固定于所述容纳腔室上端部，其上设有上下贯通的第二中心孔和进油孔；围压活塞，所述围压活塞包括与所述第二中心孔相适配的杆部和一体形成于所述杆部下端的活塞部，所述围压活塞上设有上下贯通的第三中心孔；围压压头，所述围压压头固定于所述活塞部的下端，其上设有上下贯通的第四中心孔，第四中心孔、第三中心孔、第二中心孔和第一中心孔同轴设置；石墨管组件，所述石墨管组件包括：样品套管、第一石墨管、第二石墨管和叶蜡石套，所述样品套管同轴设于所述第一中心孔的上端，且与所述平板小车固定连接；所述第一石墨管沿着所述样品套管的内壁设置，所述第二石墨管套设于所述第一石墨管内部且与所述第一石墨管之间形成空腔，所述围压压头适于与所述空腔配合；所述叶蜡石套填充于所述空腔内；下轴压加载单元，所述下轴压加载单元包括：底座和下压杆，所述底座与所述平板小车相连，所述下压杆与所述第一中心孔相配合，且其一端与所述底座相连接，其另一端与所述第二石墨管相配合，煤岩样品置于所述下压杆的上端，与所述下压杆同轴设置且位于所述第二石墨管下端还设有围压垫块，所述围压垫块与所述样品套管之间设有绝缘环；所述叶蜡石套与所述围压垫块之间还设有云母片，所述第一中心孔与所述下压杆之间还设有绝缘套；水冷套管、第一保护套和第二保护套由外至内依次套设在所述壳体与所述样品套管之间，所述第一保护套内壁的上端内径大于其下端内径，所述第二保护套的外壁与所述第一保护套相配合；所述水冷套管的外壁设有通水槽；上轴压加载单元，所述上轴压单元包括：上压头和上压杆，所述上压头与所述第三中心孔相配合；所述上压杆与所述第四中心孔相配合，且其一端连接于所述上压头的下端，其另一端与所述第二石墨管相配合并与所述煤岩样品相抵止；采集管组，采集管组包括第一采集管和第二采集管，第一采集管依次贯穿所述上压头和所述上压杆，其一端连接至所述煤岩样品的上端，其另一端为位于所述上压头上的第一采集口；第二采集管依次贯穿所述底座和所述下压杆，其一端连接至煤岩样品的下端，其另一端为位于底座上的第二采集口；以及电极板组，所述电极板组包括与所述上压头相连的上电极板和与所述支撑座相连的下电极板，电源的正极通过上电极板依次连通上压头、上压杆、围压压头至石墨管组的上端；电源的负极通过下电极板依次连通底座、下压杆、围压垫块至石墨管组的下端，以对所述煤岩样品进行加热。
在该技术方案中，在试验前，先将石墨管组件安装在平板小车上，将煤岩样品置于第二石墨管内，且其下端抵止在下压杆上，在所述壳体与所述样品套管之间，且由外至内依次套设水冷套管、第一保护套和第二保护套；将围压活塞套设入第二中心孔，围压压头上端连接于围压活塞的下端；然后将组合后的围压端盖、围压活塞、围压压头由所述壳体的容纳腔室的上敞开口进入容纳腔室，使所述围压压头的下端抵止在所述叶蜡石套上；最后使相连的上压头和上压杆依次穿过第三中心孔和第四中心孔，抵止在煤岩样品的上端；试验时，可以通过位于底座下端的液压升降台向上顶升、位于上压头上端的压力机向下压上压头实现对煤岩样品的轴向压力；可以通过由进油口处注入液压油，液压油推动围压活塞沿着第二中心孔向下运动，带动位于围压活塞下端的围压压头向下运动，由围压压头压缩叶蜡石套，使叶蜡石套压缩变形向横向传递压力，对煤岩样品产生围压；通过电极板组对煤岩样品进行加热来实现高温环境；试验完成后，将壳体与平板小车拆开，将平板小车上部的装置整体起吊，即将壳体、围压端盖、围压活塞、围压压头、水冷套管、第一保护套、第二保护套以及上压头和上压杆一同起吊，然后利用模具将样品套管内部的第一石墨管、叶蜡石套、第二石墨管、煤岩样品和刚玉垫取出，使用切开工具将煤岩样品取出。该试验装置可以实现轴压与围压的同步加载，取样时不会破坏煤岩样品的结构，能够准确模拟地质环境性，安全系数高。
另外，根据本发明的煤岩高温高压变形试验装置与方法，还可以具有如下技术特征：
进一步地，所述试验装置还包括导向杆，所述平板小车与所述壳体之间通过所述导向杆连接，所述平板小车上至少配置两个对称设置的第一定位孔，所述壳体上设有与所述第一定位孔相对应的第二定位孔，所述导向杆依次穿过所述第二定位孔和第一定位孔。
进一步地，所述平板小车包括：轴径，所述第一中心孔设于所述轴径上；法兰，所述法兰由所述轴径的外周壁向外延伸，所述多个第一定位孔设于所述法兰上。
进一步地，所述壳体上设有内延板，所述内延板沿着所述壳体的内壁背离所述壳体并向壳体的中心方向延伸以形成第五中心孔，所述第五中心孔与所述轴径相配合，且所述水冷套管、所述第一保护套均抵止在内延板上。
优选地，所述底座和所述平板小车之间通过调节螺栓可调节地连接。
进一步地，所述围压端盖的上端固定有挂耳。
优选地，所述水槽呈螺旋状，由所述水冷套管的上端缠绕至所述水冷套管的下端。
优选地，所述活塞部、所述水冷套管的外周壁上还套设有密封圈。
本发明的另一个目的在于提供一种煤岩高温高压变形试验方法，该方法能够获得完整的煤岩样品，操作方便，更加地安全可靠。
为了实现上述目的，本发明的一种煤岩高温高压变形试验方法，所述方法包括如下步骤：
s1：装样：先在第一石墨管的内壁与第二石墨管的外壁上喷洒耐高温高压的润滑剂，在第一石墨管与第二石墨管之间所形成的空腔内套设模具，然后在模具内填入石蜡套，为了更加真实的模拟地质条件，将叶蜡石粉末进行分段压制成多个叶蜡石套；在下压杆的上端面上设置刚玉垫，煤岩样品置于刚玉垫上。
s2：安装：在所述壳体与所述样品套管之间，且由外至内依次套设的水冷套管、第一保护套和第二保护套；将围压活塞套设入第二中心孔，围压压头上端连接于围压活塞的下端，且第二中心孔、第三中心孔和第四中心孔同轴设置；然后将组合后的围压端盖、围压活塞、围压压头由所述壳体的容纳腔室的上敞开口进入容纳腔室，使所述围压压头的下端抵止在所述叶蜡石套上，且围压端盖与所述壳体之间通过固定件连接；接着将上压杆和上压头依次置入第三中心孔和第四中心孔。
s3：加压与加热：在上压头的上端和底座的下端分别设置有压力机，进行轴向加压时，上压头在第三中心孔内向下运动，此时上压头向下压上压杆在第四中心孔内向下移动，从而上压杆向下压缩煤岩样品；同时底座向上运动，带动位于第一中心孔内的下压杆向上运动，对煤岩样品的下端面进行压缩；进行围压时，由进油口处注入液压油，液压油推动围压活塞沿着第二中心孔向下运动，带动位于围压活塞下端的围压压头向下运动，由围压压头压缩叶蜡石套，使叶蜡石套压缩变形向横向传递压力，对煤岩样品产生围压；开启电极板组对煤岩样品进行加热。
s4：取样：将壳体与平板小车拆开，将平板小车上部的装置整体起吊，即将壳体、围压端盖、围压活塞、围压压头、水冷套管、第一保护套、第二保护套以及上压头和上压杆一同起吊，然后利用模具将样品套管内部的第一石墨管、叶蜡石套、第二石墨管、煤岩样品和刚玉垫取出，使用切开工具将煤岩样品取出。
附图说明
图1为煤岩高温高压变形试验装置的结构示意图；
图2为图1中i处的局部放大图；
图3为图1中q处的局部放大图；
图4为取煤岩样品的模具结构示意图。
图中:100.试验装置；1a.平板小车；1a1.轴径；1a2.法兰；1a11.第一中心孔；1aa.滚轮；2a.壳体；2a1.内延板；2aa.第五中心孔；3a.围压端盖；3a1.第二中心孔；3a2.进油孔；4a.围压活塞；4a1.杆部；4a2.活塞部；4aa.第三中心孔；5a.围压压头；5a1.第四中心孔；6a.石墨管组件；6a1.样品套管；6a2.第一石墨管；6a3.第二石墨管；6a4.叶蜡石套；6aa.空腔；7a.下轴压加载单元；7a1.底座；7a11.调节螺栓；7a2.下压杆；7a3.围压垫块；8a.煤岩样品；9a.刚玉垫；10a.绝缘环；11a.云母片；12a.水冷套管；12a1.水槽；13a.第一保护套；14a.第二保护套；15a.上轴压加载单元；15a1.上压头；15a2.上压杆；16a.电极板组；16a1.上电极板；16a2.下电极板；17a.导向杆；18a.挂耳；19a.密封圈；20a.绝缘套；21a.热电偶；aa.采集管组；aa1.第一采集管；aa11.第一采集口；aa2.第二采集管；aa21.第二采集口；aac.中心轴线；300.模具；1c.第一模具；1c1.腔室；2c.第二模具；2c1.弹簧；2c2.基座；2c3.贯通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
根据本发明的一种煤岩高温高压变形试验装置，如图1～图3所示，包括：平板小车1a、壳体2a、围压端盖3a、围压活塞4a、围压压头5a、石墨管组件6a、下轴压加载单元7a、底座7a1、下压杆7a2、围压垫块7a3、水冷套管12a、第一保护套13a、第二保护套14a、上轴压加载单元15a、采集管组aa以及电极板组16a。
平板小车1a，所述平板小车1a可移动的设于轨道上，且其上设有上下贯通的第一中心孔1a11，具体地，一方面平板小车1a对试验装置100起到支撑的作用，另一方面其可移动地设置在轨道上，例如，在平板小车1a的两侧设置滚轮1aa，滚轮1aa适于与轨道相配合，这样可以便于移动试验装置100。
壳体2a，所述壳体2a内部限定出容纳腔室，且其下端部与所述平板小车1a之间相连接，具体地，壳体2a的上端部为敞开口结构，这样可以方便将其他连接部件倒入壳体2a内，将壳体2a的下端部与平板小车1a相连，这样可以形成试验装置100的整体构架。
围压端盖3a，所述围压端盖3a固定于所述容纳腔室上端部，其上设有上下贯通的第二中心孔3a1和进油孔3a2，也就是说，围压端盖3a与上端部敞开的壳体2a相连以将其封盖，在围压端盖3a的中心位置设置第二中心孔3a1，可以连接其他连接部件；在偏离第二中心孔3a1的位置设置有进油孔3a2，以供液压油由进油孔3a2处注入容纳腔室内。
围压活塞4a，所述围压活塞4a包括与所述第二中心孔3a1相适配的杆部4a1和一体形成于所述杆部4a1下端的活塞部4a2，所述围压活塞4a上设有上下贯通的第三中心孔4aa，具体地，活塞部4a2与围压端盖3a之间形成围压油腔，当活塞工作时，可以由进油孔3a2处注入液压油，围压活塞4a向下移动。
围压压头5a，所述围压压头5a固定于所述活塞部4a2的下端，其上设有向下贯通的第四中心孔5a1，所述第四中心孔5a1、所述第三中心孔4aa、所述第二中心孔3a1和所述第一中心孔1a11均同轴设置，即第四中心孔5a1、所述第三中心孔4aa、所述第二中心孔3a1和所述第一中心孔1a11均与中心轴线aac同轴设置。具体地，围压压头5a与活塞部4a2之间可以通过螺栓紧固连接，这种连接方式安全可靠，且便于安装和拆卸；而将第一中心孔1a11、第二中心孔3a1、第三中心孔4aa和第四中心孔5a1同轴设置可以保证该实验装置安装的准确度。
石墨管组件6a，所述石墨管组件6a包括：样品套管6a1、第一石墨管6a2，所述样品套管6a1同轴设于所述第一中心孔1a11的上端，且与所述平板小车1a固定连接，可以通过紧固件固定连接，例如，螺栓连接；所述第一石墨管6a2沿着所述样品套管6a1的内壁设置，所述第二石墨管6a3套设于所述第一石墨管6a2内部且与所述第一石墨管6a2之间形成空腔6aa，所述围压压头5a适于与所述空腔6aa配合；和叶蜡石套6a4，所述叶蜡石套6a4填充于所述空腔6aa内，换句话说，石墨管组件6a与平板小车1a连接在一起，当壳体2a与平板小车1a分离时，石墨管组件6a不会随着壳体2a的升起而离开平板小车1a。
下轴压加载单元7a，所述下轴压加载单元7a包括：底座7a1，所述底座7a1与所述平板小车1a相连，下压杆7a2，所述下压杆7a2与所述第一中心孔1a11相配合，且其一端与所述底座7a1相连接，其另一端与所述第二石墨管6a3相配合，煤岩样品8a置于所述下压杆7a2的上端，与所述下压杆7a2同轴设置且位于所述第二石墨管6a3下端还设有围压垫块7a3，所述围压垫块7a3与所述样品套管6a1之间设有绝缘环10a；所述叶蜡石粉末与所述围压垫块7a3之间还设有云母片11a，所述第一中心孔1a11与所述下压杆7a2之间还设有绝缘套20a；需要指出的是，围压垫块7a3是套设在下压杆7a2上，其主要作用为提供加载围压的承受载体，而将其设计成这种活动式的结构，一方面为了方便加入绝缘环10a，避免试验装置100发生短路，另一方面是活动式的能够更好的把煤岩样品8a拆卸下来。在工作时，位于底座7a1下端的液压升降台顶升底座7a1向上运动，从而使位于底座7a1上端的下压杆7a2向上运动并抵压在煤岩样品8a上。
设于所述壳体2a与所述样品套管6a1之间，且由外至内依次套设的水冷套管12a、第一保护套13a和第二保护套14a，所述水冷套管12a、所述第一保护套13a与所述壳体2a连接，所述第一保护套13a内壁的上端内径大于其下端内径，所述第二保护套14a的外壁适于与所述第一保护套13a相配合；所述水冷套管12a的外壁设有水槽12a1；具体地，在壳体2a上设有进水口和出水口，进水口与水槽12a1的上端口相连，出水口与水槽12a1的下端口相连，冷却水由进水口进入水槽12a1，并沿着水冷管的外壁流至出水口，这样可以起到降低试验装置100的表面温度的作用，而且水冷套管12a还可以对试验装置100内部导线的温度，避免温度过高对导线产生破坏；同时对液压油的油温也能起到一定的降温作用。
上轴压加载单元15a，所述上轴压单元包括：上压头15a1，所述上压头15a1与所述第三中心孔4aa相配合；上压杆15a2，所述上压杆15a2与所述第四中心孔5a1相配合，且其一端连接于所述上压头15a1的下端，其另一端与所述第二石墨管6a3相配合并与所述煤岩样品8a相抵止；具体地，在上压头15a1上设置压力机，通过压力机使上压头15a1沿着第三中心孔4aa向下移动，从而推动与之相连的上压杆15a2，使上压杆15a2抵压煤岩样品8a的上端；也就是说，通过上轴压加载单元15a和下轴压加载单元7a可以完成对煤岩样品8a在轴向方向的加压。
采集管组aa，所述采集管组aa包括第一采集管aa1和第二采集管aa2，所述第一采集管aa1依次贯穿所述上压头15a1和所述上压杆15a2，连接至所述煤岩样品8a的上端；且所述上压头15a1上设有与外部相通的第一采集口aa11，所述第二采集管aa2依次贯穿所述底座7a1和所述下压杆7a2，连接至所述煤岩样品8a的下端，且所述底座7a1上设有与外部相通的第二采集口aa21。具体地，在上压头15a1、上压杆15a2、底座7a1和下压杆7a2的中心轴处设置有通孔，以便于将第一采集管aa1插接在上压头15a1和上压杆15a2内，将第二采集管aa2插接在底座7a1和下压杆7a2内，这样可以在对于煤岩样品8a进行加压的过程中，通过第一采集口aa11和第二采集口aa21采集煤岩样品8a所产生的气体。以及
电极板组16a，所述电极板组16a包括与所述上压头相连的上电极板16a1和与所述支撑座相连的下电极板16a2，电源的正极通过上电极板16a1依次连通上压头15a1、上压杆15a2、围压压头5a至石墨管组6a的上端；电源的负极通过下电极板16a2依次连通底座7a1、下压杆7a2、围压垫块7a3至石墨管组6a的下端，以对所述煤岩样品8a进行加热；也就是说，上电极板16a1与电源的正极相连，下电极板16a2与电源的负极相连，使电源的正极依次连通上压头、上压杆和围压压头至石墨管组的上端；使电源的负极依次连通底座、下压杆和围压垫块至石墨管组的下端；通过电极板组16a可以对石墨管组进行加热。值得说明的是，试验装置100还包括热电偶21a，所述热电偶21a插接在所述第二采集管aa2内并连接至所述煤岩样品8a的下端，也就是说，热电偶21a沿着第二采集管aa2插接至靠近煤岩样品8a处，这样可以对煤岩样品8a进行温度测量。需要指出的是，热电偶21a插接在第二采集管aa2内并不会堵塞第二采集管aa2，妨碍对气体的采集，而为了便于安装热电偶21a和采集气体，可以在底座7a1的侧围上设置第二采集口aa21，第二采集口aa21依次穿过底座7a1、下压杆7a2连接至下压杆7a2的第二采集管aa2处，而将位于底座7a1下端的采集口，即第二采集管aa2上下贯穿所述底座7a1处的采集口待热电偶21a装入后即进行密封，这样可以既方便安装热电偶21a又可以采集气体。
可以理解的是，在试验前，先将石墨管组件6a安装在平板小车1a上，将煤岩样品8a置于第二石墨管6a3内，且其下端抵止在下压杆7a2上，在所述壳体2a与所述样品套管6a1之间，且由外至内依次套设水冷套管12a、第一保护套13a和第二保护套14a；将围压活塞4a套设入第二中心孔3a1，围压压头5a上端连接于围压活塞4a的下端；然后将组合后的围压端盖3a、围压活塞4a、围压压头5a由所述壳体2a的容纳腔室的上敞开口进入容纳腔室，使所述围压压头5a的下端抵止在所述叶蜡石套6a4上；最后使相连的上压头15a1和上压杆15a2依次穿过第三中心孔4aa和第四中心孔5a1，抵止在煤岩样品8a的上端；试验时，可以通过位于底座7a1下端的液压升降台向上顶升、位于上压头15a1上端的压力机向下压上压头15a1实现对煤岩样品8a的轴向压力；可以通过由进油口处注入液压油，液压油推动围压活塞4a沿着第二中心孔3a1向下运动，带动位于围压活塞4a下端的围压压头5a向下运动，由围压压头5a压缩叶蜡石套6a4，使叶蜡石套6a4压缩变形向横向传递压力，对煤岩样品8a产生围压；通过电极板组16a对煤岩样品8a进行加热来实现高温环境；试验完成后，将壳体2a与平板小车1a拆开，将平板小车1a上部的装置整体起吊，即将壳体2a、围压端盖3a、围压活塞4a、围压压头5a、水冷套管12a、第一保护套13a、第二保护套14a以及上压头15a1和上压杆15a2一同起吊，然后利用模具将样品套管6a1内部的第一石墨管6a2、叶蜡石套6a4、第二石墨管6a3、煤岩样品8a和刚玉垫9a取出，使用切开工具将煤岩样品8a取出。该试验装置100可以实现轴压与围压的同步加载，取样时可以保证煤岩样品结构的完整性，能够精确模拟地质环境性，结构合理，便于拆卸，安全系数高。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，所述试验装置100还包括导向杆17a，所述平板小车1a与所述壳体2a之间通过所述导向杆17a连接，所述平板小车1a上至少配置两个对称设置的第一定位孔，所述壳体2a上设有与所述第一定位孔相对应的第二定位孔，所述导向杆17a依次穿过所述第二定位孔和第一定位孔；也就是说，在试验中，该壳体2a降至平板小车1a上或者将壳体2a升起远离平板小车1a时，导向杆17a对壳体2a起到导向的作用，这样可以提高壳体2a的安装与拆卸的精度，提高试验的准确性。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，所述平板小车1a包括：轴径1a1，所述第一中心孔1a11设于所述轴径1a1上；法兰1a2，所述法兰1a2由所述轴径1a1的外周壁向外延伸，所述多个第一定位孔设于所述法兰1a2上，具体地，可以沿着所述轴径1a1的周向间隔设置多个第一定位孔，通过设置第一定位孔可以连接导向杆17a，使壳体2a的移动范围限定在导向杆17a上；这种结构可以提高试验装置100的承载能力。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，所述壳体2a上设有内延板2a1，所述内延板2a1沿着所述壳体2a的内壁向背离所述壳体2a方向延伸以形成第五中心孔2aa，所述第五中心孔2aa与所述轴径1a1相配合，且所述水冷套管12a、所述第一保护套13a均抵止在内延板2a1上。可以理解的是，水冷套管12a和第一保护套13a的下端抵压在内延板2a1上，可以在升降壳体2a时，使水冷套管12a、第一保护套13a、第二保护套14a均随着壳体2a同步起升；具体地，在升降时，水冷套管12a和第一保护套13a在内延板2a1的支撑下随着壳体2a升降，而由于第一保护套13a的内壁的上端内径大于其下端内径，与之相配合的第二保护套14a的外壁的上端外径大于其下端外径，会使第一保护套13a的内壁将第二保护套14a卡住，从而使第二保护套14a与第一保护套13a一同升降。
在本发明的另一个实施例中，所述壳体2a与所述水冷套管12a、所述第一保护套13a之间亦可以通过连接结构相连，例如，这里以壳体2a与水冷套管12a的连接为例进行说明，连接结构包括设置在壳体2a的内壁上的滑槽和与所述滑槽配合连接且设置在水冷套管12a的外壁上的凸起，滑槽由壳体的上端向下延伸贯穿所述壳体2a的上端缘而不贯穿所述壳体2a的下端缘，且所述滑槽下端延伸的位置能使水冷套管12a安装在滑槽内时，其下端与壳体2a的下端齐平，这种安装方式简单可靠；值得说明的是，滑槽亦可以设置在水冷套管12a的外壁上，凸起亦可以设置在壳体2a的内壁上，本发明并不限制于此；水冷套管12a与第一保护套13a之间亦可以通过这种连接结构连接吗，这里不再赘述。
优选地，如图3所示，所述底座7a1和所述平板小车1a之间通过调节螺栓7a11可调节地连接，具体地，在底座7a1上设有多个第三定位孔，在平板小车1a上设置多个第四定位孔，所述多个第三定位孔与所述多个第四定位孔一一对应，调节螺栓7a11依次穿过所述第三定位孔和所述第四定位孔，更加具体地，在底座7a1的周向设置多个支耳，第三定位孔设置在支耳上。通过可调节的调节螺栓7a11连接，可以根据实验的实际情况来调节底座7a1在上下方向上的高度，继而将煤岩样品8a调节至合适的位置。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，所述围压端盖3a的上端固定有挂耳18a，在围压端盖3a上设置挂耳18a可以方便将围压端盖3a起吊，优选地，可以在围压端盖3a上对称设置多个挂耳18a，这样在起吊时使围压端盖3a的受力更加均匀。
优选地，所述水槽12a1呈螺旋状，由所述水冷套管12a的上端缠绕至所述水冷套管12a的下端，将水槽12a1设置成螺旋状，从而增大水槽12a1的长度，这样可以延长冷却水的冷却时间。
优选地，所述活塞部4a2、所述水冷套管12a的外周壁上还套设有密封圈19a，通过在活塞部4a2、水冷套管12a的外周壁上套设密封圈19a，可以保证围压活塞4a与围压端盖3a之间的密封性，保证油液在围压油腔内不会发生泄漏；以及可以使水冷套管12a上的水槽12a1内的冷却水不会泄露，进一步优选地，可以在水冷套管12a的上端和下端分别设置密封圈19a。此外，所述上压头15a1与上压杆15a2之间、上压杆15a2与围压压头5a之间、围压压头5a与石墨管6a1之间、围压垫块7a3与下压杆7a2之间、围压垫块7a3与绝缘环10a之间、绝缘环10a与石墨管6a1之间以及下压杆7a2与底座7a1之间均存在多道密封圈19
为了实现上述目的，本发明的一种煤岩高温高压变形试验方法，所述方法包括如下步骤：
s1：装样：先在第一石墨管6a2的内壁与第二石墨管6a3的外壁上喷洒耐高温高压的润滑剂，在第一石墨管6a2与第二石墨管6a3之间所形成的空腔6aa内套设模具，然后在模具内填入石蜡石粉末，为了更加真实的模拟地质条件，将叶蜡石粉末进行分段压制成多个叶蜡石套6a4；在下压杆7a2的上端面上设置刚玉垫9a，煤岩样品8a置于刚玉垫9a上，更加具体地，刚玉垫9a可以起到隔热的作用。
s2：安装：在所述壳体2a与所述样品套管6a1之间，且由外至内依次套设的水冷套管12a、第一保护套13a和第二保护套14a；将围压活塞4a套设入第二中心孔3a1，围压压头5a上端连接于围压活塞4a的下端，且第二中心孔3a1、第三中心孔4aa和第四中心孔5a1同轴设置；然后将组合后的围压端盖3a、围压活塞4a、围压压头5a由所述壳体2a的容纳腔室的上敞开口进入容纳腔室，使所述围压压头5a的下端抵止在所述叶蜡石套6a4上，且围压端盖3a与所述壳体2a之间通过固定件连接；接着将上压杆15a2和上压头15a1依次置入第三中心孔4aa和第四中心孔5a1。
s3：加压与加热：在上压头15a1的上端和底座7a1的下端分别设置有压力机，进行轴向加压时，上压头15a1在第三中心孔4aa内向下运动，此时上压头15a1向下压上压杆15a2在第四中心孔5a1内向下移动，从而上压杆15a2向下压缩煤岩样品8a；同时底座7a1向上运动，带动位于第一中心孔1a11内的下压杆7a2向上运动，对煤岩样品8a的下端面进行压缩；进行围压时，由进油口处注入液压油，液压油推动围压活塞4a沿着第二中心孔3a1向下运动，带动位于围压活塞4a下端的围压压头5a向下运动，由围压压头5a压缩叶蜡石套6a4，使叶蜡石套6a4压缩变形向横向传递压力，对煤岩样品8a产生围压；开启电极板组16a对煤岩样品8a进行加热，以模拟高温环境。煤岩样品8a同时处于围压、轴压以及高温环境，这样可以更加准确地模拟地质环境。
s4：取样：将壳体2a与平板小车1a拆开，将平板小车1a上部的装置整体起吊，即将壳体2a、围压端盖3a、围压活塞4a、围压压头5a、水冷套管12a、第一保护套13a、第二保护套14a以及上压头15a1和上压杆15a2一同起吊，然后利用模具将样品套管6a1内部的第一石墨管6a2、叶蜡石套6a4、第二石墨管6a3、煤岩样品8a、刚玉垫9a以及位于煤岩样品8a上端的上压杆15a2和位于其下端的下压杆7a2整体取出，即样品套件；使用切开工具将煤岩样品8a从样品套件内取出。具体地，如图4所示，模具300包括第一模具1c和第二模具2c，第一模具1c为管状结构，内部设有腔室1c1，在取煤岩样品8a时将样品套件倒置，即上压杆15a2向下，下压杆7a2向上。第一模具1c置于倒置后的样品套件的上端，第二模具2c置于倒置后的样品套件的下端，样品套管6a1抵压在第一模具的下端，第二模具2c抵压在叶蜡石套6a4上，同时对第一模具1c和第二模具2c实施相向的压力3c加压，叶蜡石套6a4、第二石墨管6a3和煤岩样品8a以及刚玉垫9a在第二模具2c的作用下向上移动进入第一模具1c的腔室内1c1，然后利用切割工具将煤岩样品8a取出。值得说明的是，在第二模具2c的中心轴线处设有上下贯通的贯通孔2c3，贯通孔2c3适于配合上压杆15a2。为了更加权取样，在第二模具2c外侧套设弹簧2c1，使弹簧2c1的一端与第二模具2c的基座2c2相抵止，其另一端与样品套管6a1相抵压，这样可以防止退样过程中样品套管6a1突然掉落，从而影响煤岩样品8a的完整性。该方法能够获得完整的煤岩样品8a，操作方便，更加地安全可靠。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。