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专利号: 2021100805782
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非平衡状态下煤岩三重孔隙变形耦合规律的测试方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一:将原煤破碎加工为中部带裂缝(11)的型煤样品(10);

步骤二:于型煤样品(10)表面粘贴一系列用于测量型煤样品(10)不同部位应变演化的应变片;

步骤三:使用柔软的硅橡胶粘合剂覆盖型煤样品(10)所有的表面,并于裂缝(11)两端预留注气口;

步骤四:静置型煤样品(10),待型煤样品(10)表面的硅胶性质稳定后,将被硅橡胶粘合剂包裹的型煤样品(10)放入煤岩气体吸附‑解吸变形实验系统中的耐压罐(2)中,随后将耐压罐(2)放入恒温室(1)内,保持温度稳定;

步骤五:以设定的速率将孔隙压力逐渐增加至设定值,并保持设定值,同时采集应变片数据,测量气体吸附作用下型煤样品(10)基质压缩或膨胀引起的应变演化。

2.根据权利要求1所述的非平衡状态下煤岩三重孔隙变形耦合规律的测试方法,其特征在于,步骤一中,型煤样品(10)的制作方法为:将原煤样压碎至0‑50目,添加质量比分别为27.96%、6.52%、0.28%的石膏、水、蛋白粉,然后在250kN的压力下压制40分钟,制成一个圆柱状的煤样;随后从该圆柱状煤样上切下一个高度为9厘米,长度和宽度为3.5厘米长方体型煤样品(10),型煤样品(10)中部切割出一条深度为0.6厘米,开度为0.1cm的裂缝(11)。

3.根据权利要求2所述的非平衡状态下煤岩三重孔隙变形耦合规律的测试方法,其特征在于,原煤样破碎加工为型煤样品(10)后,使用NanotomX射线计算机断层扫描仪以1μm的分辨率扫描型煤样品(10),对型煤样品(10)中毫米级裂隙以及微米级孔隙进行刻画。

4.根据权利要求2所述的非平衡状态下煤岩三重孔隙变形耦合规律的测试方法,其特征在于,使用Micromeritics ASAP 2020表面积和孔隙率分析仪,以N2和CO2为吸附气体,对原煤破碎后煤样颗粒进行了低压气体吸附实验,以量化纳米级孔隙特征。

5.根据权利要求1所述的非平衡状态下煤岩三重孔隙变形耦合规律的测试方法,其特征在于,步骤二中,应变片为粘贴于型煤样品(10)表面的八个,包括一个大应变片(12)和七个小应变片(13);其中,大应变片(12)用于测量整个型煤样品(10)的平均变形,布置于型煤样品(10)正面中线左侧0.15厘米处;七个小应变片(13)用于测量距裂缝(11)不同距离处型煤样品(10)的变形情况,布置于型煤样品(10)正面中线右侧0.15厘米处,以靠近裂缝(11)

0.2厘米处为起点,沿型煤样品(10)高度方向均布,相邻两小应变片(13)的中心距为0.5厘米。

6.根据权利要求1所述的非平衡状态下煤岩三重孔隙变形耦合规律的测试方法,其特征在于,步骤四中,所述的煤岩气体吸附‑解吸变形实验系统包括恒温室(1)、设置于恒温室(1)内用于放置型煤样品(10)的耐压罐(2)、用于调节耐压罐(2)内气压的气压控制系统、用于监测恒温室(1)内温度的温度传感器(7)以及用于与应变片连接、监测型煤样品(10)应变的数据采集系统;所述气压控制系统包括气罐(3)、连通气罐(3)与耐压罐(2)的输气管以及设置于输气管上的减压阀(4)、电子气压控制阀(5)和压力传感器(6);所述数据采集系统包括与应变片电连接的应变采集仪(8)以及与应变采集仪(8)电连接的电脑(9);所述型煤样品(10)放置于耐压罐(2)后,连同耐压罐(2)一起放置于恒温室(1)内,调节恒温室(1)内温度至预设值后,保持温度稳定。

7.根据权利要求1或6所述的非平衡状态下煤岩三重孔隙变形耦合规律的测试方法,其特征在于,步骤五中,待恒温室(1)内温度稳定后,以0.1MPa/5s的速率将孔隙压力逐渐增加至1.0MPa,然后保持恒定在1.0MPa。