一种多剪切端面损伤渗流动态测试系统

本发明公开了一种多剪切端面损伤渗流动态测试系统，属于渗流力学实验装置。

背景技术：

1、煤炭在我国一次能源消费结构中占主体地位，煤炭层中的瓦斯赋存条件较为复杂，其中高瓦斯煤炭层约占50％-70％。随着我国煤矿开采深度的增加，地质条件日趋复杂，煤矿瓦斯灾害的威胁不容轻视。同时瓦斯还是一种温室气体，能够破坏臭氧层，影响人类的居住环境，因此瓦斯的抽采对于经济发展和环境保护均具有重大意义。

2、瓦斯的抽采效果受到渗透率的显著影响。渗透率是表征瓦斯在煤体中流动能力的一个重要参数，其主要由煤体裂隙开度、数量及连续性和基质特性等决定。煤炭开采涉及到的钻孔施工、巷道开挖、保护层开采等均会带来煤体损伤，损伤煤体会发生膨胀扩容，渗透率得以急剧增大，增大倍数可达成百上千倍。故与煤体裂隙开度、数量、基质特性等相比，煤体损伤对渗透率的影响是最为显著的。现有技术中，对于损伤状态下的煤体渗透率的探测装置较少，且测试结果的准确性不够。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明公开了一种多剪切端面损伤渗流动态测试系统，能够准确反映损伤状态下煤体的渗透率。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种多剪切端面损伤渗流动态测试系统，所述系统包括剪切端面组合体，所述剪切端面组合体位于胶套两端，所述胶套位于夹持腔体内部，所述夹持腔体左端连接左压帽，所述左压帽连接固定活塞，所述固定活塞设有气体进入孔和轴向压力液进入孔；所述夹持腔体右端连接右压帽，所述右压帽连接组合活塞，所述组合活塞设有气体出气孔；所述夹持腔体表面设有围压注入孔。

4、进一步地，所述胶套包裹煤样。

5、进一步地，所述剪切端面组合体设有气体进入孔和拆卸孔。

6、进一步地，所述胶套的左右两端分别安装带有固定堵头和组合堵头的剪切端面组合体。

7、进一步地，所述剪切端面组合体包括钢制块体和软塑块体中的一种或多种的组合物。

8、进一步地，所述夹持腔体配有单独加热套。

9、进一步地，所述气体进气孔通过设有气体进气阀门的管路与气瓶连接。

10、进一步地，所述轴向注入孔与所述围压注入孔分别通过管路与轴向压力伺服加载装置和围压伺服加载装置连接。

11、进一步地，所述气体出气孔通过设有气体出气阀门的管路与气体流量计连接。

12、进一步地，所述剪切端面组合体设有气体进入孔和拆卸孔。

13、本发明包括以下有益效果：

14、设置不同比例的钢质块体和软塑块体组合而成的剪切端面组合体，实现不同比例的剪切端面及不同剪切程度的损伤煤体渗透率测试。

15、安装拆卸方便、结构可靠、改造成本低和加载力分布均匀。

16、利用可拆卸的胶套可防止胶套变形，进而确保实验的准确性。

17、设置专属的伺服加载装置，实现了轴向压力、围压的独立控制和可视化监测，并保证实验数据记录的稳定性，通过电脑终端实现实验数据的实时反馈。

技术特征：

1.一种多剪切端面损伤渗流动态测试系统，其特征在于，所述系统包括剪切端面组合体，所述剪切端面组合体位于胶套两端，所述胶套位于夹持腔体内部，所述夹持腔体左端连接左压帽，所述左压帽连接固定活塞，所述固定活塞设有气体进入孔和轴向压力液进入孔；所述夹持腔体右端连接右压帽，所述右压帽连接组合活塞，所述组合活塞设有气体出气孔；所述夹持腔体表面设有围压注入孔。

2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述胶套包裹煤样。

3.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述剪切端面组合体设有气体进入孔和拆卸孔。

4.根据权利要求3所述的测试系统，其特征在于，所述剪切端面组合体包括钢制块体和软塑块体中的一种或多种的组合物。

5.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述夹持腔体配有单独加热套。

6.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述气体进入孔通过设有阀门的管路与气瓶连接。

7.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述气体出气孔通过设有气体出气阀门的管路与气体流量计连接。

8.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述轴向压力液注入孔通过管路与轴向压力伺服加载装置连接，所述围压注入孔通过管路与围压伺服加载装置连接。

9.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述气体出气孔通过设有气体出气阀门的管路与气体流量计连接。

10.权利要求1～9任一所述的测试系统在不同剪切端面下煤体损伤造成渗透率动态变化的技术问题的应用。

技术总结
本发明公开了一种多剪切端面损伤渗流动态测试系统，属于渗流力学实验装置技术领域。所述测试系统包括夹持腔体，所述夹持腔体用于盛放煤样；分别通过气体进入孔、轴向压力液注入孔和围压注入孔向所述夹持腔体注气、施加剪切应力和挤压腔体，再通过夹持腔体右端设有的气体出气孔，监测气体流量。本发明能够实现不同剪切端面及不同剪切程度下的煤岩体应力‑裂隙‑渗流测试，具有拆卸方便和实用有效的优点。

技术研发人员：郑春山,董洋洋,薛生,江丙友,李尧斌,郑晓亮,任波,郑苑楠,赵洋
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14