復合擾動荷載誘發煤巖動力災害的模擬試驗系統,是用于研究煤礦等場景中煤巖體在多種擾動荷載(如動靜組合加載、沖擊載荷、振動荷載等)下動力響應(如沖擊地壓、煤與瓦斯突出等災害)的核心設備。
主要功能:
可實現真三軸四面地應力加載,更加接近地下采動影響下的應力分布狀態;
采集整個突出過程煤層氣體壓力變化規律;溫度變化規律;聲發射變化規律;
立體層面上監測兩相流在巷道中的沖擊力及氣體壓力的演化規律;
立體層面上監測兩相流在巷道中的溫度演化規律;巷道中的氣體濃度演化規律;
巷道內部與外部采集兩相流運移的圖像信息;
巷道巖爆、沖擊、突出等煤巖動力災害。
系統核心組成
1. 多場耦合加載模塊
動靜組合加載系統:
靜態加載:通過伺服液壓裝置對煤巖試樣施加恒定圍壓(模擬地應力),壓力范圍通常可達0~100MPa,精度±0.1MPa。
動態擾動加載:配備沖擊桿、電磁振動裝置或氣動加載裝置,可施加瞬態沖擊荷載或周期性振動荷載,模擬開采擾動、爆破震動等工況。
多物理場耦合模塊:
集成瓦斯壓力加載系統,可控制瓦斯壓力0~10MPa,配合溫度控制系統,實現“應力場+瓦斯場+溫度場”多場耦合加載。
2. 試樣制備與夾持模塊
試樣模具:支持標準圓柱形或定制尺寸煤巖試樣,材質多為高強度鋼材,密封性強。
夾持與密封裝置:通過高強度螺栓或液壓夾具固定試樣,配合橡膠密封圈、密封膠等,防止瓦斯泄漏或液體滲透。
3. 數據監測與采集模塊
傳感器系統:
力學參數:應力傳感器、應變片、加速度傳感器。
環境參數:瓦斯濃度傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器。
聲發射監測:布置多個聲發射探頭,實時捕捉煤巖破裂時的微震信號,定位裂紋擴展路徑,評估試樣損傷程度。
高速數據采集系統:采樣頻率可達10kHz~1MHz,同步記錄力學、環境、聲發射等多源數據,支持實時波形顯示與后期分析。
4. 控制與分析軟件
加載控制系統:通過計算機軟件設定加載路徑,實現全自動閉環控制。
數據分析平臺:集成應力-應變曲線、能量釋放規律、聲發射定位云圖等分析功能,支持自定義算法,輸出可視化報告。