煤岩固–气耦合细观力学试验装置的研制

为从细观力学的角度出发研究含瓦斯煤岩变形破坏规律，研制一种煤岩固–气耦合细观力学试验装置，并对装置密封、透明视镜等关键技术难点进行深入分析。该试验装置主要由加载系统、充瓦斯系统、细观观测系统和声发射监测系统4个部分组成。与现有的细观试验装置相比，该装置具有以下特点：可提供单轴、平面应变、三轴(s2 = s3)三种受力状态；试验测试方法多样化，可进行试验过程中的实时显微图像观测和应力–应变、声发射信号的采集；具有良好的气密性和耐爆性，创造具有瓦斯的试验环境，使煤与瓦斯突出机制的试验研究更加接近矿山实际；装置的结构简单，成本低，系统可靠性高。利用该装置进行瓦斯压力为1.0 MPa、围压为1.0 MPa(s2 = s3)下的煤岩细观力学试验，得到煤样受力破坏全过程的表观图像和声发射特征，以此分析试件破坏前后局部区域张拉裂纹的形成和扩展情况。初步的试验结果表明，该试验装置为固–气耦合条件下的相关试验研究提供新的测试手段，具有较大实用价值。