(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210602730.3 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 中煤能源研究院有限责任公司 地址 710000 陕西省西安市碑林区雁塔路 北段66号中煤能源大厦二层 (72)发明人 陈龙　程成　郑忠友　成小雨　 龚选平　叶正亮　高涵　雷慧　 赵刚　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 朱海临 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种分级加卸载煤体应变及裂隙测试实验 平台及测试方法 (57)摘要 本发明涉及矿井顶板灾害、 矿山压力、 瓦斯 防治技术领域， 具体为一种分级加卸载煤体应变 及裂隙测试实验平台及测试方法， 通过分级加卸 载装置可对煤样仓内的煤样进行应力加载和卸 载， 同时声发射装置对煤样在加卸载过程中产生 的声发射响应进行记录， 便于研究煤样的内部损 伤和裂隙发育情况， 非接触全场应变测量装置可 对实验煤样的应变进行实时监测， 并将数据传输 至监控主机内， 本发明通过加载泵分级设置对煤 样仓煤样施加不同的应力， 同时在煤样仓四周布 置声发射传感器和应变传感器， 实时监测级加卸 载过程中煤体的应变、 内部损伤及裂隙发育情 况。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115014435 A 2022.09.06 CN 115014435 A 1.一种分级加卸载煤体应变及裂隙测试实验平台， 其特征在于， 包括分级加卸载装置、 煤样仓(6)、 声发射装置、 非接触全场应变测量装置和监测装置； 所述监测装置包括数据采 集仪(9)和监控主机(12)， 所述分级加卸载装置的加载端通过煤样 仓(6)的上端盖压在煤样 上， 分级加卸载装置的另一端电源连接至数据采集仪(9)的输入端， 所述声发射装置包括若 干声发射探头(7)和声发射放大器(8)， 若干声发射探头(7)装配在煤样仓(6)上， 且若干声 发射探头(7)经声发射放大器(8)连接至数据采集仪(9)的输入端， 所述数据采集仪(9)的输 出端电源连接至监控主机(12)的输入端； 所述非接触全场应变测量装置装配在煤样仓(6) 上， 且电源连接 至监控主机(12)的输入端。 2.根据权利要求1所述的一种分级加卸载煤体应变及裂隙测试实验平台， 其特征在于， 所述分级加卸载装置包括加载泵(1)、 加载油缸(2)、 活塞杆(3)和加载板(4)， 所述加载板 (4)在煤样仓(6)内压设在煤样上， 所述活塞杆(3)的驱动端装配至加载油缸(2)上， 活塞杆 (3)的连接端通过煤样仓(6)的上端盖装配在加载板(4)上， 所述加载油缸(2)经加载泵(1) 连接至数据采集仪(9)的输入端。 3.根据权利要求2所述的一种分级加卸载煤体应变及裂隙测试实验平台， 其特征在于， 所述加载板(4)的外径与煤样仓(6)的内腔尺寸对应设置 。 4.根据权利要求1所述的一种分级加卸载煤体应变及裂隙测试实验平台， 其特征在于， 所述活塞杆(3)的连接端装配在加载板(4)的中心位置处。 5.根据权利要求1所述的一种分级加卸载煤体应变及裂隙测试实验平台， 其特征在于， 所述煤样 仓(6)的前侧、 后侧、 左侧和右侧分别交叉设有通孔， 所述声发射探头(7)通过通孔 与煤样仓(6)内的煤样接触。 6.根据权利要求1所述的一种分级加卸载煤体应变及裂隙测试实验平台， 其特征在于， 所述非接触全场应变测量装置包括两组应变传感器(10)和非接触全场应变测量系统(11)， 煤样仓(6)的一侧的上下两端分别设有开口， 两组应变传感器(10)分别对应设置在开口内 与煤样仓(6)内的煤样接触， 两组应变传感器(10)的连接端分别连接至非接触全场应变测 量系统(1 1)， 所述非接触全场应 变测量系统(1 1)电源连接 至监控主机(12)的输入端。 7.根据权利要求1所述的一种分级加卸载煤体应变及裂隙测试实验平台， 其特征在于， 所述煤样仓(6)的上端盖的两端分别设有密封 螺栓(5)。 8.一种分级加卸载煤体应变及裂隙测试实验平台的测试方法， 基于权利要求1 ‑8任一 项所述的一种分级加卸载煤体 应变及裂隙测试实验平台， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1， 根据实验需要和煤样仓(6)大小制作合 适的型煤， 将型煤放入煤样仓内； S2， 开启监控主机、 分级加卸载装置、 数据采集仪(9)和非接触全场应 变测量装置； S3， 通过分级加卸载装置设置第一加载应力、 速度、 时间， 设置完成后对煤样仓(6)内的 煤样进行加载应力； S4， 数据采集仪(9)和非接触全场 应变测量装置实时监测并上传煤体应变、 内部损伤和 裂隙发育情况至监控主机； S5， 第一加载应力加载结束后， 重复依次S3至S4， 依次得到若干加载应力所对应传输的 煤体应变、 内部损伤和裂隙发育情况； S6， S5结束后， 分级加卸载装置进行卸载工作， 打开煤样仓(6)取出煤样， 煤体应变及裂 隙测试实验结束。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115014435 A 2一种分级加卸载煤体应变及裂隙测试 实验平台及测试方 法 技术领域 [0001]本发明涉及矿井顶板灾害、 矿山压力、 瓦斯防治技术领域， 具体为一种分级加卸载 煤体应变及裂隙测试实验平台及测试 方法。 背景技术 [0002]随着煤矿开采深度、 开采强度和规模的逐渐增加， 矿山压力和瓦斯含量增大日趋 严重， 矿山压力增大导致巷道变形、 底鼓， 给巷道支护带来了严峻的挑战， 加之我国大部分 地区煤层透气性较低， 瓦斯含量的增大导致防治难度增加， 制约 着煤矿的安全高效生产。 目 前， 煤体应力应变实验装置可实现对煤体的应力应变监测， 但不能得到煤体内部的损伤或 者裂隙发育情况， 煤体内部损伤监测实验装置的不能对煤体的应力应变情况进行监测， 而 煤体的实际赋存状态是在应力的加载下， 煤体内部发生裂隙， 是两者的有机结合， 因此， 为 了更加准确的掌握受载煤体的应变、 内部损伤和裂隙发育情况， 需研究一种分级加卸 载煤 体应变及裂隙测试实验平台及方法， 能够实现煤体应力的分级加载， 煤体应变和裂隙的共 同监测， 更加真实准确的反应了煤体实际赋存的真实状况。 煤体在分级加载过程中的应变 规律能够为矿山压力和顶板灾害事故防治提供基础数据支撑， 煤体内的损伤和裂隙发育可 为游离瓦斯的运移提供通道， 裂隙发育规 律可为瓦斯防治提供了指导依据。 发明内容 [0003]针对现有技术中存在的问题， 本发明提供一种分级加卸载煤体应变及裂隙测试实 验平台及测试方法， 该分级加卸载煤体应变及裂隙测试实验平台结构简单， 设计合理且容 易加工实现， 能够更加真实准确的测试煤体实际赋存状态下的应 变、 损伤和裂隙发育情况。 [0004]本发明是通过以下技 术方案来实现： [0005]一种分级加卸载煤体应变及裂隙测试实验平台， 包括分级加卸载装置、 煤样仓、 声 发射装置、 非接触全场应变测量装置和 监测装置； 所述监测装置包括数据采集仪和 监控主 机， 所述分级加卸 载装置的加载端通过煤样仓的上端盖压在煤样上， 分级加卸 载装置的另 一端电源连接至数据采集仪的输入端， 所述声发射装置包括若干声发射探头和声发射放大 器， 若干声发射探头装配在煤样仓上， 且若干声发射探头经声发射放大器连接至数据采集 仪的输入端， 所述数据采集仪的输出端电源连接至监控主机的输入端； 所述非接触全场应 变测量装置装配在煤样仓上， 且电源连接 至监控主机的输入端。 [0006]优选的， 分级加卸载装置包括加载泵、 加载油缸、 活塞杆和加载板， 所述加载板在 煤样仓内压设在煤样上， 活塞杆 的驱动端装配至加载油缸上， 活塞杆 的连接端通过煤样仓 的上端盖装配在加载板上， 所述加载油缸 经加载泵连接 至数据采集仪的输入端。 [0007]进一步的， 加载板的外径与煤样仓的内腔尺寸对应设置 。 [0008]优选的， 活塞杆的连接端装配在加载板的中心位置处。 [0009]优选的， 煤样仓的前侧、 后侧、 左侧和右侧分别交叉设有通孔， 声发射探头通过通 孔与煤样仓内的煤样接触。说　明　书 1/6 页 3 CN 115014435 A 3