本實(shí)用新型屬于蠕變滲流裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤巖三軸蠕變滲流試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

煤炭埋藏于地層深部，是一種典型的孔隙-裂隙雙重介質(zhì)，與其伴生的瓦斯以吸附態(tài)、游離態(tài)賦存于其中。瓦斯在煤層中的流動(dòng)包括瓦斯氣體的吸附、解吸、擴(kuò)散和滲流等過(guò)程，是一個(gè)非常復(fù)雜的運(yùn)移過(guò)程。含瓦斯煤的滲透率是反映瓦斯氣體在煤層中滲流難易程度的重要指標(biāo)，標(biāo)志著煤層瓦斯抽采難易程度的關(guān)鍵參數(shù)。 隨著煤礦進(jìn)入深部開采，煤層將進(jìn)入高地應(yīng)力、高滲透壓力和高地溫的惡劣環(huán)境，在外部載荷作用下具有很強(qiáng)的蠕變特性。 煤層瓦斯在運(yùn)移過(guò)程中受到蠕變變形的影響，同時(shí)蠕變變形反過(guò)來(lái)也會(huì)影響煤層瓦斯的流動(dòng)，這就是所謂的蠕變-滲流耦合效應(yīng)。 正是這種效應(yīng)使得煤層瓦斯抽采鉆孔周圍的瓦斯流動(dòng)變得更加復(fù)雜，由于煤層瓦斯抽采關(guān)系到我國(guó)煤礦安全開采和瓦斯的綜合利用等問題，所以研究含瓦斯煤的流變特性、受載破壞特征和瓦斯?jié)B流-吸附解吸規(guī)律具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)有的煤巖三軸蠕變滲流試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度欠缺，密封性差，不便于操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供了一種操作便捷，精度較高，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間蠕變加載的煤巖三軸蠕變滲流試驗(yàn)系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：煤巖三軸蠕變滲流試驗(yàn)系統(tǒng)包括三軸壓力室、加載裝置、變形測(cè)試裝置、滲流裝置和數(shù)據(jù)采集裝置；三軸壓力室包括上座、下座和螺栓，上座和下座之間設(shè)有密封墊圈，并通過(guò)螺栓連接固定；加載裝置包括加壓活塞桿、導(dǎo)向裝置、油泵和進(jìn)、排油孔，導(dǎo)向套和導(dǎo)向裝置保證加壓活塞桿在垂直方向?qū)γ簬r實(shí)施持續(xù)加載，油箱經(jīng)過(guò)油泵和截止閥連接到進(jìn)、排油孔，并通入到三軸壓力室內(nèi)；變形測(cè)試裝置包括軸向應(yīng)變傳感器、金屬線和傳感器接線柱，熱縮管套在煤巖外部，兩端由金屬箍固定，軸向應(yīng)變傳感器固定在加壓活塞桿上，通過(guò)金屬線接到傳感器接線柱上；滲流裝置包括高壓瓦斯氣瓶、減壓閥、氣壓表、進(jìn)氣管、出氣管和氣體流量計(jì)，高壓瓦斯氣瓶出氣端設(shè)有開關(guān)，進(jìn)氣管上依次設(shè)有減壓閥、氣壓表和截止閥，并通入加壓活塞桿，出氣管接入氣體流量計(jì)；數(shù)據(jù)采集裝置包括數(shù)據(jù)線和計(jì)算機(jī)，傳感器接線柱上的數(shù)據(jù)線連接到計(jì)算機(jī)，氣體流量計(jì)的信息也傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。

煤巖與熱縮管之間使用卡夫特密封膠進(jìn)行密封，并用金屬箍對(duì)熱縮管兩端加固。

采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)。

1、本實(shí)用新型的煤巖三軸蠕變滲流試驗(yàn)系統(tǒng)包括三軸壓力室、加載裝置、變形測(cè)試裝置、滲流裝置和數(shù)據(jù)采集裝置，三軸壓力室由上座和下座通過(guò)螺栓連接組成，密封良好，為蠕變滲流試驗(yàn)的煤巖提供了較好的密閉空間；加載裝置分為軸向加載裝置和徑向加載裝置，導(dǎo)向套和導(dǎo)向裝置保證加壓活塞桿在垂直方向?qū)γ簬r實(shí)施持續(xù)均勻加載，油箱中的液壓油經(jīng)過(guò)油泵、截止閥和進(jìn)、排油孔通入到三軸壓力室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖的徑向的均勻加載；變形測(cè)試裝置用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤巖蠕變過(guò)程中的軸向應(yīng)變情況；滲流裝置用于提供一定壓力的瓦斯氣體，實(shí)現(xiàn)加載條件下煤巖的滲流過(guò)程；數(shù)據(jù)采集裝置用于實(shí)時(shí)采集瓦斯氣體流量和煤巖受載條件下變形。

2、本實(shí)用新型采用變形測(cè)試裝置，熱縮管套在煤巖外部，兩端由金屬箍固定，軸向應(yīng)變傳感器固定在加壓活塞桿上，并隨著煤巖的軸向變形而發(fā)生變形，應(yīng)變信息通過(guò)金屬線傳輸?shù)絺鞲衅鹘泳€柱上，并被計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集，數(shù)據(jù)以圖線的形式在計(jì)算機(jī)上顯示，為科研人員節(jié)省了數(shù)據(jù)處理時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1：下座；2：上座；3：螺栓；4：進(jìn)、排油孔；5：導(dǎo)向裝置；6：加壓活塞桿；7：進(jìn)氣管；8：導(dǎo)向套；9：排空氣孔；10：金屬箍；11：熱縮管；12：軸向應(yīng)變傳感器；13：煤巖；14：金屬線；15：傳感器接線柱；16：數(shù)據(jù)線；17：出氣管；18：氣體流量計(jì)；19：計(jì)算機(jī)；20：油箱；21：油泵；22：截止閥；23：高壓瓦斯氣瓶；24：開關(guān)；25：減壓閥；26：氣壓表；27：截止閥；28：密封墊圈。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型的煤巖三軸蠕變滲流試驗(yàn)系統(tǒng)包括三軸壓力室、加載裝置、變形測(cè)試裝置、滲流裝置和數(shù)據(jù)采集裝置；三軸壓力室包括上座2、下座1和螺栓3，上座2和下座1之間設(shè)有密封墊圈28，并通過(guò)螺栓3連接固定；加載裝置包括加壓活塞桿6、導(dǎo)向裝置5、油泵21和進(jìn)、排油孔4，導(dǎo)向套8和導(dǎo)向裝置5保證加壓活塞桿6在垂直方向?qū)γ簬r13實(shí)施持續(xù)加載，油箱20經(jīng)過(guò)油泵21和截止閥22連接到進(jìn)、排油孔4，并通入到三軸壓力室內(nèi)；變形測(cè)試裝置包括軸向應(yīng)變傳感器12、金屬線14和傳感器接線柱15，熱縮管11套在煤巖13外部，兩端由金屬箍14固定，軸向應(yīng)變傳感器12固定在加壓活塞桿6上，通過(guò)金屬線14接到傳感器接線柱15上；滲流裝置包括高壓瓦斯氣瓶23、減壓閥25、氣壓表26、進(jìn)氣管7、出氣管17和氣體流量計(jì)18，高壓瓦斯氣瓶23出氣端設(shè)有開關(guān)24，進(jìn)氣管7上依次設(shè)有減壓閥25、氣壓表26和截止閥27，并通入加壓活塞桿6，出氣管17接入氣體流量計(jì)18；數(shù)據(jù)采集裝置包括數(shù)據(jù)線16和計(jì)算機(jī)19，傳感器接線柱15上的數(shù)據(jù)線16連接到計(jì)算機(jī)19，氣體流量計(jì)18的信息也傳輸?shù)接?jì)算機(jī)19。

煤巖13與熱縮管11之間使用卡夫特密封膠進(jìn)行密封，并用金屬箍10對(duì)熱縮管11兩端加固。

本實(shí)用新型的工作過(guò)程為：將煤巖13安放在加壓活塞桿6正下方，涂上一層卡夫特密封膠，套上熱縮管11，并用熱風(fēng)吹熱縮管11使其收縮包緊煤巖13，然后用金屬箍10對(duì)熱縮管11上、下端加固，保證煤巖13與三軸壓力室隔開，再將軸向應(yīng)變傳感器12固定在加壓活塞桿6上，其下端引出的金屬線14接到傳感器接線柱15上；上座2和下座1之間安裝密封墊圈28，并通過(guò)螺栓3連接固定；對(duì)加壓活塞桿6施加一定軸向載荷值，打開排空氣孔9和截止閥22，啟動(dòng)油泵21，油箱20中的液壓油通過(guò)進(jìn)、排油孔4進(jìn)入且充滿三軸壓力室，液壓油對(duì)煤巖13維持一定的圍壓載荷，關(guān)閉排空氣孔9、截止閥22和油泵21；最后，打開高壓瓦斯氣瓶24出氣端的開關(guān)24和截止閥27，調(diào)節(jié)減壓閥25，使氣壓表26顯示試驗(yàn)所需瓦斯壓力值，瓦斯氣體經(jīng)過(guò)進(jìn)氣管7從煤巖13上端進(jìn)入，運(yùn)移到下端經(jīng)過(guò)出氣管17和氣體流量計(jì)18；試驗(yàn)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)19會(huì)實(shí)時(shí)采集煤巖13的蠕變數(shù)據(jù)和滲流數(shù)據(jù)，并以圖像的形式顯示出來(lái)含瓦斯煤的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。