(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211022108.1 (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 北京科技大 学 地址 100083 北京市海淀区学院路3 0号 申请人 中安安全工程研究院 (72)发明人 宋大钊　邱黎明　刘强　何学秋　 彭玉杰　秦梦丽　肖钰哲　童永军　 (74)专利代理 机构 北京市广友专利事务所有限 责任公司 1 1237 专利代理师 张仲波 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种煤岩固气耦合多物理量同步测试实验 装置 (57)摘要 本发明提供一种煤岩固气耦合多物理量同 步测试实验装置， 包括： 固气耦 合作用腔体； 压力 加载模块， 可移动地设于固气耦合作用腔体的顶 部； 多气源注气控制模块， 连接至固气耦合作用 腔体的注入口； 监测模块， 包括： 设置于固气耦 合 作用腔体内的电磁辐射传感器、 声发射传感器、 应变传感器和电阻率监测件； 第一、 第二和第三 数据传输螺栓， 电磁辐射传感器用于监测煤岩固 气耦合破坏过程的电磁辐射信号； 声发射传感器 用于监测煤岩固气耦合破坏过程的声发射信号； 电阻率监测件和应变传感器用于监测包括电阻 率变化信号和应变信号在内的多元物理信号。 本 发明的煤岩固气耦合多物理量同步测试实验装 置在固气耦合状态下测试煤岩破坏过程中的多 元物理信号变化情况。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115127919 A 2022.09.30 CN 115127919 A 1.一种煤岩固气耦合多物理量同步测试实验 装置， 其特 征在于， 包括： 固气耦合作用腔体， 其腔体内部设有用于放置煤岩试样的保护台， 腔体侧部设有用于 供气体注入的注入口； 压力加载模块， 所述压力加载模块可移动地设置于所述固气耦合作用腔体的顶部， 用 于与外部压力机配合以向所述煤岩试样的顶部加载压力； 多气源注气控制模块， 所述多气源注气控制模块连接至所述注入口， 用于向所述固气 耦合作用腔体注入多源气体； 监测模块， 所述监测模块至少包括： 设置于所述固气耦合作用腔体内部的 电磁辐射传 感器、 声发射传感器、 应变传感器和电阻率监测件； 及， 设置于所述固气耦合作用腔体侧壁 上的第一数据传输螺栓、 第二数据传输螺栓和第三数据传输螺栓， 其中所述电磁辐 射传感 器与所述第一数据传输螺栓连接， 用于监测煤岩 固气耦合破坏过程的电磁辐 射信号； 所述 声发射传感器与所述第二数据传输螺栓相连， 用于监测煤岩固气耦合破坏过程的声发射信 号； 所述电阻率监测件、 所述应变传感器与所述第三数据传输螺栓相连， 用于监测包括电阻 率变化信号和应 变信号在内的多元物理信号。 2.根据权利要求1所述的煤岩固气耦合多物 理量同步测试实验装置， 其特征在于， 所述 煤岩固气耦合多物理量同步测试实验 装置还包括： 数据采集模块， 与所述监测模块连接， 用于采集所述监测模块监测到的所述固气耦合 作用腔体内部的电磁辐射信号、 声发射信号和应 变信号； LCR测试仪， 与所述电阻率监测件连接， 用于获取所述煤岩试样在固气耦合破坏过程的 电阻率变化信号； 控制主机， 与所述数据采集模块和所述LCR测试仪连接， 用于对所述电磁辐射信号、 所 述声发射信号、 所述应 变信号和所述电阻率变化信号的数据进行处 理分析。 3.根据权利要求2所述的煤岩固气耦合多物理量同步测试实验 装置， 其特 征在于， 所述固气耦合作用腔体为至少一侧具有可视窗的可视腔体结构， 所述煤岩固气耦合多 物理量同步测试实验装置还包括设置于所述可视窗外的高速摄像机， 所述高速摄像机用于 采集所述煤岩试样内部在固气耦合状态受载破坏过程中的裂隙场变化图像信息； 所述控制主机还用于对所述图像信息进行处 理和分析。 4.根据权利要求1所述的煤岩固气耦合多物 理量同步测试实验装置， 其特征在于， 所述 固气耦合作用腔体为圆柱形腔体， 其内径为Φ 250±10mm， 轴向长度为20 0±10mm。 5.根据权利要求1所述的煤岩固气耦合多物 理量同步测试实验装置， 其特征在于， 所述 固气耦合作用腔体包括： 具有内腔的本体， 所述本体的顶部开口， 所述本体上设有安装所述第 一数据传输螺栓、 第二数据传输螺栓和 第三数据螺栓的螺栓安装口、 以及与所述多气源注气控制模块相连的 气罐连接部； 和 扣合于所述本体的顶部开口上的密封盖， 所述密封盖与所述本体可拆卸连接， 且所述 密封盖与所述本体的顶部开口之间密封 。 6.根据权利要求5所述的煤岩固气耦合多物 理量同步测试实验装置， 其特征在于， 所述 第一数据传输螺栓、 第二数据传输螺栓和 第三数据传输螺栓分别与对应的所述螺栓安装口 之间通过气密封孔结构密封 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115127919 A 27.根据权利要求1所述的煤岩固气耦合多物 理量同步测试实验装置， 其特征在于， 所述 压力加载模块包括压载杆， 所述固气耦合作用腔体上设有通孔， 所述压载杆沿其轴向可滑 动地连接至所述通孔内， 且所述压载杆的直径为Φ60 ±1mm， 轴向可移动行程为40mm， 所述 压载杆上用于抵顶于所述煤岩试样的顶部的一端至所述固气耦合作用腔体的内部底面距 离大于或等于120 ±1mm。 8.根据权利要求1所述的煤岩固气耦合多物理量同步测试实验 装置， 其特 征在于， 所述多气源注气控制模块包括： 连接至所述注入口的第一支路， 所述第一支路包括： 真空泵及设置于所述真空泵与所 述注入口之间的第一截止阀、 第一压力传感器和第一 安全溢流阀； 与所述第一支路并联连接至所述注入口的至少一个第二支路， 所述第二支路包括： 气 瓶及设置于所述气瓶与所述注入口之间的第二截止阀、 第二压力传感器和第二安全溢流 阀； 其中， 所述第 二支路为至少两个时， 至少两个所述第 二支路上的气瓶内气体不同， 所述 气瓶内气体包括氮气、 二氧化 碳和瓦斯中的至少一种。 9.根据权利要求1所述的煤岩固气耦合多物理量同步测试实验 装置， 其特 征在于， 所述第三数据传输 螺栓为24芯数据传输 螺栓。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115127919 A 3