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专利号: 2022109296941
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种废弃矿井井巷压气储能围岩性能劣化模拟试验装置,其特征在于,包括储气室、压气室、抽气室、移动压头和监测传感器,所述储气室开口处设置有密封圈,储气室上方设置有移动压头,钢管从储气室一侧插入,钢管内设置有光纤,所述光纤一端通过环向槽安装声发射探头,声发射探头与试样连接;所述储气室通过皮管连接压气室和抽气室,压气室内设置有空压机和加热装置,抽气室内设置有抽气机,储气瓶与抽气室相连。

2.根据权利要求1所述的一种废弃矿井井巷压气储能围岩性能劣化模拟试验装置,其特征在于,所述储气室呈圆柱状,开口通过螺母固定,所述移动压头上也设置有密封圈。

3.根据权利要求1所述的一种废弃矿井井巷压气储能围岩性能劣化模拟试验装置,其特征在于,所述监测传感器包括布置在储气室内的温度传感器、气压传感器和湿度传感器。

4.根据权利要求3所述的一种废弃矿井井巷压气储能围岩性能劣化模拟试验装置,其特征在于,所述皮管连接处设置有开关,所述储气室和皮管的内层及外层喷涂有隔热喷漆,并设置隔热层。

5.一种废弃矿井井巷压气储能围岩性能劣化模拟试验方法,利用权利要求1至4任一项所述的一种废弃矿井井巷压气储能围岩性能劣化模拟试验装置,其特征在于,步骤包括:S1.煤岩的试样取样,设置多个对照组;

S2.对试样进行循环加载试验,测量试样初始损伤变量;

S3.对储气室内的试样设置恒定轴向应力,并监测声发射特征;

S4.充气储能并观测温度和湿度的变化;

S5.抽气放能并观测温度、压力和湿度的变化。

6.根据权利要求5所述的一种废弃矿井井巷压气储能围岩性能劣化模拟试验方法,其特征在于,所述试样分为四组,每组至少3个,分别进行充气、放气试验及对照试验。

7.根据权利要求5所述的一种废弃矿井井巷压气储能围岩性能劣化模拟试验方法,其特征在于,所述试样的循环加载中将塑形变形能划分为塑形损伤能和阻尼能,确定损伤变量D为:k k z

其中,Ud为第K个循环产生的塑性变形能,Ue为第K个循环产生的弹性变形能,Ud为滞回环BCB的面积,k、i为循环次数。

8.根据权利要求5所述的一种废弃矿井井巷压气储能围岩性能劣化模拟试验方法,其特征在于,所述充气储能过程包括:S41.通过输气瓶和输气减压阀将气体放入压气室;

S42.打开压气室与储气室之间的开关,并开启空压机和加热装置;

S43.观测温度和压力变化当压力达到目标值后闭合压气室与储气室;

S44.储气室完成储气后观测温度传感器和湿度传感器的监测参数。

9.根据权利要求5所述的一种废弃矿井井巷压气储能围岩性能劣化模拟试验方法,其特征在于,所述抽气放能过程包括:S51.打开储气室和抽气室之间的开关;

S52.利用抽气机将储气室中的气体抽回抽气室;

S53.观测温度、压力和湿度的变化;

S54.关闭储气室和抽气室之间的开关,将气体充抽气室导入储气瓶,完成放气;

S55.完成放气过程后,对移动压头施加轴向应力,分别进行单轴抗压试验和单轴抗拉试验,测得不同初始损伤试样的力学参数,包括单轴抗压强度、单轴抗拉强度、弹性模量和泊松比。