复合扰动荷载诱发煤岩动力灾害的模拟试验系统,是用于研究煤矿等场景中煤岩体在多种扰动荷载(如动静组合加载、冲击载荷、振动荷载等)下动力响应(如冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害)的核心设备。
主要功能:
可实现真三轴四面地应力加载,更加接近地下采动影响下的应力分布状态;
采集整个突出过程煤层气体压力变化规律;温度变化规律;声发射变化规律;
立体层面上监测两相流在巷道中的冲击力及气体压力的演化规律;
立体层面上监测两相流在巷道中的温度演化规律;巷道中的气体浓度演化规律;
巷道内部与外部采集两相流运移的图像信息;
巷道岩爆、冲击、突出等煤岩动力灾害。
系统核心组成
1. 多场耦合加载模块
动静组合加载系统:
静态加载:通过伺服液压装置对煤岩试样施加恒定围压(模拟地应力),压力范围通常可达0~100MPa,精度±0.1MPa。
动态扰动加载:配备冲击杆、电磁振动装置或气动加载装置,可施加瞬态冲击荷载或周期性振动荷载,模拟开采扰动、爆破震动等工况。
多物理场耦合模块:
集成瓦斯压力加载系统,可控制瓦斯压力0~10MPa,配合温度控制系统,实现“应力场+瓦斯场+温度场”多场耦合加载。
2. 试样制备与夹持模块
试样模具:支持标准圆柱形或定制尺寸煤岩试样,材质多为高强度钢材,密封性强。
夹持与密封装置:通过高强度螺栓或液压夹具固定试样,配合橡胶密封圈、密封胶等,防止瓦斯泄漏或液体渗透。
3. 数据监测与采集模块
传感器系统:
力学参数:应力传感器、应变片、加速度传感器。
环境参数:瓦斯浓度传感器、压力传感器、温度传感器。
声发射监测:布置多个声发射探头,实时捕捉煤岩破裂时的微震信号,定位裂纹扩展路径,评估试样损伤程度。
高速数据采集系统:采样频率可达10kHz~1MHz,同步记录力学、环境、声发射等多源数据,支持实时波形显示与后期分析。
4. 控制与分析软件
加载控制系统:通过计算机软件设定加载路径,实现全自动闭环控制。
数据分析平台:集成应力-应变曲线、能量释放规律、声发射定位云图等分析功能,支持自定义算法,输出可视化报告。