CN103983514A - 一种煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法 - Google Patents

一种煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法，适用于研究矿山煤岩变形情况的煤岩裂隙发育红外辐射监测试验。在岩石压力机的工作台的两侧分别设置安放煤岩试块的支座，将制备好的三块煤岩试块分别设在工作台和支座上，通过岩石压力机按设定的压力和速度对受载煤岩试块施压，通过计算机处理受载煤岩试块和参照煤岩试块的红外辐射平均温度数据，得到所需煤岩裂隙发育的真实红外辐射数据。克服了以往煤岩试块受载破坏红外辐射监测试验中环境和背景因素影响大的缺点，减小了试验条件和环境所带来的误差，极大地提高了试验结果的准确性、科学性、有效性，对于煤岩试块红外辐射监测试验具有指导意义。

Description

一种煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法
技术领域
本发明涉及一种红外辐射监测试验方法，尤其是一种适用于研究矿山煤岩变形情况的煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法，属于红外遥感-岩石力学领域。
背景技术
矿山煤柱承载及其屈服破坏、矿山岩爆、煤爆、煤岩与瓦斯突出、顶板运动等，均是受地应力和采动应力共同作用下的动力过程。它们在移动变形的同时，必然伴随有成岩物质内部结构的调整和某些物理化学现象，其中包括内部损伤、电阻率变化以及能量积累、耗散、转化和电子跃迁等，如一部分机械能转化为热能，并以红外辐射的形式表现出来。
从20世纪90年代初开始,为研究岩石变形与红外辐射变化的关系，许多专家学者陆续建立了室内热红外辐射观测试验系统，开展了对多种岩石以及煤等材料的变形红外辐射试验，引起了广泛的注意。但是，他们的观测结果有较大的离散性，有一些与传统理论相背离。这是由于环境因素和背景因素的影响，被测目标表面温度不断地以辐射、对流和传导等形式和外界介质进行热交换，其红外辐射值随时都会发生变化。以往试验过程中都没有加入参照物并对参照物的红外辐射信息进行数据处理，也没有监测环境因素和背景因素对未受载煤岩体红外辐射信息的影响。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、效果好、测试准确的煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法。
技术方案：本发明的煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法，包括采用岩石压力机、红外热像仪、计算机，在岩石压力机的工作台的两侧分别设置安放煤岩试块的支座，支座表面与工作台在同一水平面上，将制备好的三块煤岩试块分别设在工作台和支座上，设在工作台上的一块煤岩试块为受载煤岩试块，设在支座上的两块煤岩试块为参照煤岩试块，用挡板将受载煤岩试块与参照煤岩试块隔开，避免加载过程中煤岩试块之间的相互干扰，将与计算机相连的红外热像仪设在离岩石压力机工作台上的煤岩试块距离L处，通过红外热像仪对煤岩试块进行监测分析，待全部煤岩试块的红外辐射温度相对稳定后，通过岩石压力机按设定的压力和速度对受载煤岩试块施压，同时由红外热像仪记录受载煤岩试块及参照煤岩试块的红外辐射数据，直至受载煤岩试块加载破裂；通过计算机处理受载煤岩试块和参照煤岩试块的红外辐射平均温度数据，用受载煤岩试块的红外辐射平均温度数据分别减去两个参照煤岩试块红外辐射平均温度数据，即得到所需煤岩裂隙发育的真实红外辐射数据。
在煤岩试块加载前，通过红外热像仪的监测分析，待全部煤岩试块温度相对稳定后再进行加载试验，以减小试块自身温度的变化所带来的误差影响。
所述红外热像仪设在离煤岩试块的距离L为1-3m.。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明可减小环境和背景因素对试验结果真实性的影响，同时也减小了由于煤岩试块自身温度变化所带来的误差影响。克服了以往煤岩试块受载破坏红外辐射监测试验中环境和背景因素影响大的缺点，减小了试验条件和环境所造成的误差，与现有技术相比，极大地提高了试验结果的准确性、科学性、有效性，对于煤岩试块红外辐射监测试验具有指导意义。其方法简单，使用效果好，测试准确，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的煤岩裂隙发育红外辐射监测试验设备结构示意图。
图2是本图1的A-A剖面示意图。
图中：1-岩石压力机，2-支座，3-参照煤岩试块，4-挡板，5-红外热像仪，6-计算机，7-受载煤岩试块，8-工作台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法，包括利用岩石压力机1、红外热像仪5、计算机6，试验具体步骤如下：
a、在试验开始前关闭实验室的门窗，防止室外的红外辐射能量对试验环境的影响；
b、在岩石压力机1的工作台8的两侧分别设置安放煤岩试块的支座2，支座2表面与工作台8在同一水平面上，将制备好的三块煤岩试块分别设在工作台8和支座2上，设在工作台8上的一块煤岩试块为受载煤岩试块7，设在支座上的两块煤岩试块为参照煤岩试块3；用挡板4将受载煤岩试块7与参照煤岩试块3隔开，避免加载过程中煤岩试块之间相互干扰；将红外热像仪5安置在离岩石压力机1工作台8上的煤岩试块正前方距离L＝1-3m处，并与计算机6连接，接通红外热像仪5和计算机6的电源；
c、根据计算机6屏幕显示的红外热像图像，调节红外热像仪5的角度，使受载煤岩试块7和参照煤岩试块3都置于图像的中间；
d、通过红外热像仪5进行监测分析，待全部煤岩试块的红外辐射温度相对稳定后，通过岩石压力机1按设定的压力和速度对受载煤岩试块7施压，直至煤岩试块加载破裂，红外热像仪5实时记录受载煤岩试块7及参照煤岩试块3的红外辐射数据；
e、通过计算机6计算受载煤岩试块7和参照煤岩试块3的红外辐射平均温度数据，并用受载煤岩试块7的红外辐射平均温度数据分别减去两个参照煤岩试块3红外辐射平均温度数据，从而极大减少了环境和背景因素对试验结果真实性的影响；
f、清理岩石压力机1和工作台8上破碎的煤岩试块，把下一个受载煤岩试7块放置到岩石压力机1工作台8上，重复上述步骤，完成下一个煤岩试块的监测实验。

Claims (3)

1.一种煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法，包括采用岩石压力机(1)、红外热像仪(5)、计算机(6)，其特征在于：在岩石压力机(1)的工作台(8)的两侧分别设置安放煤岩试块的支座(2)，支座(2)表面与工作台(8)在同一水平面上，将制备好的三块煤岩试块分别设在工作台(8)和支座(2)上，设在工作台(8)上的一块煤岩试块为受载煤岩试块(7)，设在支座(2)上的两块煤岩试块为参照煤岩试块(3)，用挡板(4)将受载煤岩试块(7)与参照煤岩试块(3)隔开，避免加载过程中煤岩试块之间的相互干扰，将与计算机(6)相连的红外热像仪(5)设在离岩石压力机(1)工作台(8)上的煤岩试块距离L处，通过红外热像仪(5)对煤岩试块进行监测分析，待全部煤岩试块的红外辐射温度相对稳定后，通过岩石压力机(1)按设定的压力和速度对受载煤岩试块(7)施压，同时由红外热像仪(5)记录受载煤岩试块(7)及参照煤岩试块(3)的红外辐射数据，直至受载煤岩试块(7)加载破裂；通过计算机(6)处理受载煤岩试块(7)和参照煤岩试块(3)的红外辐射平均温度数据，用受载煤岩试块(7)的红外辐射平均温度数据分别减去两个参照煤岩试块(3)红外辐射平均温度数据，即得到所需煤岩裂隙发育的真实红外辐射数据。
2.根据权利要求1所述的一种煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法，其特征在于：在煤岩试块加载前，通过红外热像仪的监测分析，待全部煤岩试块温度相对稳定后再进行加载试验，以减小试块自身温度的变化所带来的误差影响。
3.根据权利要求1所述的一种煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法，其特征在于：所述红外热像仪(5)设在离煤岩试块的距离L为1-3m.。
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