CN104198354B - 一种原煤透明浇筑件、制备方法及渗透性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原煤透明浇筑件、制备方法及渗透性能测试装置，所述渗透性能测试装置包括试件、轴向加压系统、水压加载系统、高速摄像机、数据采集系统；所述轴向加压系统对试件施加轴向压力，水压加载系统从试件上方施加水压，排水管路从试件下部将渗透水排入电子天平上的平底烧瓶中，数据采集系统将传感器采集的数据送到控制器，高速摄像机实时拍摄带乳白色染料的水溶液在煤体裂隙中的渗流过程，实现对原煤裂隙渗流路径的可视化观察。本发明可实现对原煤裂隙渗流路径的可视化观察，并获得不同应力状态下原煤的渗透系数。

Description

一种原煤透明浇筑件、制备方法及渗透性能测试装置

技术领域

本发明涉及一种煤体渗透性测试的装置和方法，特别是一种原煤透明浇筑件、制备方法及渗透性能测试装置。

背景技术

煤矿突水事故是煤矿最严重的灾害之一，煤矿突水事故的爆发与煤体的渗流特性有着密切关系。煤体的渗透特性和煤体裂隙渗流路径具有十分重要的理论意义和工程应用价值。

目前煤体渗透性测试所用的试件大都是规则的型煤样和原煤样。型煤样的制作相对比较容易。将打磨好的煤粉加入少许水拌匀，按经验用天平称取一定量放入制作好的模具内，施加的一定压力，稳压一定时间后取出煤样，制作成型煤样。型煤试件大多是规则圆柱体试件或立方体试件；原煤试件的制作相对难度大。常采用“水泥浇筑固定取芯法”，将现场取来的原始煤块用塑料薄膜密封好置于大小适当的木箱内，保证原煤层理垂直于加工轴线，即使制作好的试样长轴方向垂直于层理。然后，用细骨料混凝土进行浇筑，以填满煤块与木箱之间的空隙，待混凝土硬化后再用取芯机取样，最后磨平两端，加工完成的原煤大多是规则圆柱体试件。型煤样尺寸标准、表面光滑，质地均匀，而原煤样则存在纵横交错的原始裂隙、裂纹及孔洞等不同的原始损伤。型煤样容易加工，但与原煤的裂隙构造、变形程度及其峰值强度在数量上存在很大差异，因此采用型煤样进行渗透试验得到的煤体渗透系数与采煤工作面的煤体渗透系数之间存在相当大的差异。

对于原煤样的制取经常遇到诸多难以加工的问题：在钻取试块的过程中受钻头力的作用容易活动，致使取得的试样达不到标准；对于强度小、易破碎的煤岩块体，由于煤岩块体只受点加持力及钻头压力，所受外力不均衡，再加上水的作用，在钻岩的过程中容易受到损伤而破碎，得不到所需的试件。规则原煤试件的制作首先存在难以加工的问题，同时制取过程中，原煤内部结构易受到扰动，与天然状态煤岩内部孔隙结构稍有偏离。对于松散破碎煤体采用“水泥浇筑固定取芯法”存在极大困难，由煤体破碎，钻煤取芯过程中，煤体会破碎无法成型。对于松散破碎的煤体制取原煤样的成功率极低。

目前对规则原煤样的渗透试验，采用的原煤样大多是为的规则圆柱体，该煤件尺寸小，煤样中包含的煤体裂隙不多，不能充分反映采煤工作面煤体的裂隙结构。而且煤样渗透系数的测试都是三轴腔内进行，将煤样置于三轴压力腔内，无法观察到水在煤体裂隙中的渗流路径，不能实现对煤体裂隙渗流的可视化观察。

因而采用不规则原煤试件进行渗流实验并实现对煤体裂隙渗流的可视化观察，可真实地反映采煤工作面的煤体的裂隙结构和煤体的渗透特性，而且通过对煤体裂隙渗流的可视化观察可更清晰明了地理解水在煤体裂隙中的渗流路径。不规则原煤的渗透性测试、可视化观察装置和方法具有重要的科研意义和工程实用价值。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种原煤透明浇筑件、制备方法及渗透性能测试装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种用于渗透测试的原煤透明浇筑件，包括：(1)原煤透明浇筑件本体，(2)垂直设置且穿过原煤透明浇筑件本体的上、下表面的空心管道；

所述的原煤透明浇筑件本体包括原煤块、包裹原煤块的透明材料，且透明材料与原煤块的上、下两端形成两个空腔，以及位于透明材料外层的透明浇筑材料；

所述的空心管道开口于所述空腔的内部；

上述的用于渗透测试的原煤透明浇筑件中，所述原煤透明浇筑件本体为方形。

一种用于渗透测试的原煤透明浇筑件的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备透明材料包裹的原煤试件^`：采用透明材料贴合或包裹原煤块；在透明材料的包裹下，透明材料在原煤上、下表面留有空间；将易溶性盐加入到上、下表面的空间内后；将透明材料的上、下两端封闭，形成透明材料包裹的原煤试件；

(2)透明材料包裹的原煤试件的浇筑成型以获得透明浇筑件本体：将步骤(1)的透明材料包裹的原煤试件悬挂在模具内，将无色或透明的固化成型剂溶液，注入模具内浇筑，待固化成型后，形成透明浇筑件本体；

(3)透明浇筑件本体上进行垂直孔道钻取：在步骤(2)的透明浇筑件本体的上、下表面中心各钻一个垂直孔道，垂直孔道深度钻至易溶性盐层；

(4)上、下两个空腔的形成：从垂直孔道注入水，将透明浇筑件本体中的易溶性盐从钻取的孔道中取出，以形成透明浇筑件本体的上、下空腔；

(5)空心管道的密封安装：向透明浇筑件的上、下垂直孔道分别插入空心管道，且相互之间紧密密封，从而得到用于渗透测试的原煤透明浇筑件。

上述的用于渗透测试的原煤透明浇筑件的制备方法中，所述步骤(3)中，在所述透明浇筑件本体的侧面位置钻设上、下两个水平孔道，且上、下两个水平孔道分别钻至上、下易溶性盐层。

一种原煤透明浇筑件的渗透性测试装置，其特征在于，包括试件、轴向加压系统、水压加载系统、高速摄像机、控制器、数据采集系统；

所述试件为透明树脂包裹的原煤透明浇筑件，形状为方形试件；

所述轴压加载系统包括伺服电机Ⅰ、齿型带轮减速机构、滚珠丝杠传动机构、移动横梁、压力传感器、液压加载轴和带渗透管道的上、下压头，带渗透管道的上压头通过液压加载轴安装于移动横梁下部，液压加载轴上设有压力传感器，移动横梁两端安装于竖向设置的滚珠丝杠传动机构上，滚珠丝杠传动机构的下端与齿型带轮减速机构相连，齿型带轮减速机构与伺服电机Ⅰ相连；

所述水压加载系统，包括伺服电机Ⅱ、减速机、转数传感器、螺旋传动副、活塞、阀门I、阀门Ⅱ、流量计I、流量计Ⅱ、平底烧瓶、注水管道、排水管道和溶液漏斗；所述溶液漏斗经管道、阀门Ⅱ与缸体相连，注水管道一端与缸体相连，另一端经阀门I、流量计I与透明浇筑件上部的空心管道相连，伺服电机Ⅱ、减速机、螺旋传动副以及活塞依次相连，转数传感器安装于伺服电机Ⅱ上，排水管道一端与透明浇筑件下部的空心管道相连，另一端经流量计Ⅱ与平底烧瓶相连，平底烧瓶置于电子天平上；

所述数据采集系统包括流量计I、流量计Ⅱ、电子天平、转数传感器、压力传感器、控制器，所述流量计I、流量计Ⅱ、电子天平、转数传感器以及压力传感器采集的数据送到控制器。

高速摄像机实时拍摄带乳白色染料的水溶液在煤体裂隙中的渗流过程，实现对原煤裂隙渗流路径的可视化观察。

本发明的技术效果在于：

1.原煤透明浇筑件，最大程度保持煤体的原生裂隙结构，且透明度高。

2.本发明中原煤透明浇筑件中原煤为不规则块状体，可测试不规则原煤的渗透系数。

3.本发明中原煤透明浇筑件透明度高，当带乳白色染料的水溶液流入原煤的裂隙时，用高速摄像仪可拍摄带乳白色染料的水溶液在煤体裂隙中的流动情况，实现对原煤裂隙渗流路径的可视化观察。

4.本发明中原煤透明浇筑件通过溶解易溶性盐层形成上、下注水空腔，上、下注水空腔与原煤直接接触，形成原煤的渗透面。

5.对原煤透明浇筑件施加轴力，获得不同应力状态下原煤的渗透系数。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明中包含原煤和易溶性盐层的透明材料包裹体示意图。

图2为本发明中透明材料包裹原煤的结构示意图。

图3为本发明中原煤的渗透性测试、可视化观察装置的结构示意图。

图4为原煤表面带乳白色染料的水溶液渗流路径的可视化观察示意图。

图中：1、原煤，2、透明树脂，3、上部易溶性盐层，4、下部易溶性盐层，5、上部垂直孔道，6、下部垂直孔道，7、上部水平孔道，8、下部水平孔道，9、透明材料，10、转数传感器，11、减速机，12、螺旋传动副，13、活塞，14、阀门Ⅰ，15、阀门Ⅱ，16、溶液漏斗，17、注水管道，18、流量计Ⅰ，19、流量计Ⅱ，20、带渗透管道的上压头，21、带渗透管道的下压头，22、齿型带轮减速机构，23、滚珠丝杠传动机构，24、移动横梁，25、原煤透明浇筑件，26、压力传感器，27、平底烧杯，28、电子天平，29、数据线Ⅰ，30、数据线Ⅱ，31、数据线Ⅲ，32、控制器，33、伺服电机Ⅰ，34、伺服电机Ⅱ，35、加载轴，36、上柱形空间，37、下柱形空间，38、原煤裂隙的渗流路径，39、上注水空腔，40、下注水空腔，41、缸体，42、排水管道，43、高速摄像仪,44、钢塞Ⅰ，45、钢塞Ⅱ，46、7字形钢管Ⅰ，47、7字形钢管Ⅱ

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不限于此。

如图1所示，用于渗透测试的原煤透明浇筑件包括原煤透明浇筑件本体，垂直设置且穿过原煤透明浇筑件本体的上、下表面的空心管道46、47；所述的原煤透明浇筑件本体包括原煤1、包裹原煤块的透明材料9，且透明材料与原煤1的上、下两端形成上、下部易溶性盐层3、4，以及位于透明材料外层的透明树脂2；

结合图1、2、3，对本发明的具体实施过程说明如下：

(一)原煤透明浇筑件的制备

(1)包含原煤1和上、下部易溶性盐层3、4的透明材料包裹体的制作。从采煤工作面取出原煤样，将其打磨成原煤1，所述原煤1为不规则块状结构，所述原煤1的各边边长约为20cm。采用塑料薄膜将原煤1密封包裹,放入量杯内，测量原煤1的体积,体积测量完毕后，将其从量杯中取出，拔掉其表面的塑料薄膜，采用透明材料9将原煤1卷起来，所述透明材料9的宽度比原煤1的高度要大40cm左右，在原煤1的上、下两表面形成大约15cm高的上、下柱形空间36、37,在所述上、下柱形空间内倒入易溶性盐，上、下易溶性盐层的厚度约为5cm,在原煤1上表面形成上部易溶性盐层3、在下表面形成下部易溶性盐层4。用透明材料9将原煤1和上、下透明材料层36、37封闭起来，形成透明材料包裹体。

(2)原煤透明浇筑件本体的浇筑成型。将所述透明材料包裹体悬挂在方形硅橡胶膜具内，将一定量的固化剂(过氧化甲乙酮)和LCC无色促进剂加入不饱和酚醛树脂中，均匀搅拌制备成树脂浆液，将制备好的树脂浆液注入硅橡胶模具内浇筑，固化成型后，形成原煤透明浇注件25。

(3)垂直孔道和水平孔道的钻取。在原煤透明浇注件25上表面中部钻一个上部垂直孔道5，在其下表面中部钻一个下部垂直孔道6，其上、下部垂直孔道钻至上、下部易溶性盐层3、4的中部；在原煤透明浇注件25的右侧面的合适位置钻设上部水平孔道7和下部水平道8，确保上、下部水平孔道7、8的钻至上、下部易溶性盐层3、4的内部。

(4)注水空腔形成。从上、下部垂直孔道5、6注入热水，使上、下部易溶性盐层4、5充分溶解，其溶解后的盐溶液从上、下部水平孔道7、8流出，形成上注水空腔39和下注水空腔40。

(5)7字形钢管的安装和水平孔道的封堵。将7字形钢管Ⅰ46插入上部垂直孔道5，7字形钢管Ⅱ47插入下部垂直孔道6，7字形钢管Ⅰ46、7字形钢管Ⅱ47与上、下部垂直孔道5、6之间的间隙用AB胶粘牢，用钢塞Ⅰ44和钢塞Ⅱ45将上、下部水平孔道7、8密封堵住。

(二)不规则原煤试件渗透性测试和可视化观察的装置

不规则原煤试件渗透性测试和可视化观察的装置，包括试件系统、轴向加压系统、水压加载系统、数据采集系统和可视化观察系统。其特征在于，所述试件系统为原煤透明浇注件25。所述轴压加载系统包括伺服电机Ⅰ33、齿型带轮减速机构22、滚珠丝杠传动机构23、移动横梁24、压力传感器26、加载轴35、带渗透管道的上压头20和带渗透管道的下压头21。伺服电机Ⅰ33通过齿型带轮减速机构22带动滚珠丝杠传动机构23旋转，从而带动移动横梁24上下运动，移动横梁24通过加载轴35和带渗透管道的上压头20对原煤透明浇注件25施加轴力，其轴力大小由压力传感器26检测出来并传送到控制器32；所述水压加载系统，包括伺服电机Ⅱ34、减速机11、转数传感器10、螺旋传动副12、活塞13、阀门Ⅰ14、阀门Ⅱ15、注水管道17、排水管道42、流量计Ⅰ18、流量计Ⅱ19、缸体41、7字形钢管Ⅰ46、7字形钢管Ⅱ47、排水管道42和溶液漏斗16。所述溶液漏斗16盛带乳白色染料的水溶液，伺服电机Ⅱ34同轴配有转数传感器10，控制器32发出指令后，减速机11带传动螺旋传动副12，从而带动活塞13在缸体41内直线运动,实现水溶液压力加载，水溶液通过注水管道17、7字形钢管Ⅰ46、上注水空腔39，渗透入原煤1，经由下注水空腔40、7字形钢管Ⅱ47和排水管道42流出，并用平底烧瓶27收集，并将其置于电子天平28上,电子天平28与控制器32相连接,采集渗透过原煤1的流量,透过原煤1的流量也可通过孔隙水压加载部分的活塞行程或者流量计Ⅱ19得到。所述数据采集系统包括水流量和轴压的数据采集，通过流量计Ⅰ18、流量计Ⅱ19、电子天平28和转数传感器10与通过数据线Ⅱ30、数据线Ⅰ29与控制器32相连，实时采集水流量和水压力；压力传感器26通过数据线Ⅲ31与控制器32相连，实时采集轴压数据。可视化观察系统为高速摄像仪43，高速摄像仪43对准原煤透明浇筑件25，实时拍摄带乳白色染料的水溶液在煤体裂隙中的渗流过程，实现对原煤裂隙渗流路径的可视化观察。

(三)不规则原煤试件渗透性测试和可视化观察的方法

(1)将试件系统、轴向加压系统、水压加载系统和数据采集系统的各元件连接好，高速摄像仪43对准原煤透明浇注件25。

(2)施加轴力。在控制器32上设置施加轴力大小，伺服电机Ⅰ33带动滚珠丝杠传动机构23旋转，移动横梁26通过加载轴35和带渗透管道的上压头20对原煤透明浇注件25施加轴力。

(3)施加水压力。溶液漏斗16中盛有带乳白色染料的水溶液，关闭阀门Ⅱ15,打开阀门Ⅰ14,在控制器32上设置施加水压力的大小，带乳白色染料的水溶液通过上注水空腔39,渗入原煤1,通过下注水空腔40、排水管道42排入平底烧瓶27。

(4)煤体裂隙渗流的可视化观察。用高速摄像仪43拍摄带乳白色染料的水溶液在原煤裂隙的渗流路径38，实现对原煤裂隙渗流规律的可视化观察。

(5)计算原煤的渗透系数。通过流量计Ⅰ18、流量计Ⅱ19、电子天平28实时采集透过原煤1的流量，通过下式计算原煤1的渗透系数。

$k=\frac{{\mathrm{gl\γ}}_w}{\mathrm{pA}}$

式中：k原煤的渗透系数，单位：m/s,q:为透过原煤的流量，单位：m³/s，l为水渗流路径上原煤的平均高度，单位：m,p为原煤试件两端的水压差，单位：p_a；A为原煤的平均过流断面面积，单位：；γ_w为水的重度，单位：N/m³。

实施例1

一种原煤透明浇筑件、制备方法及渗透性能测试装置，其具体的实施步骤为：

(1)原煤透明浇筑件的制备。从采煤工作面取出原煤，将其他打磨成不规则的原煤1，用游标卡尺量得原煤1各边的长度在15～21cm之间。采用塑料薄膜将原煤1密封包裹,放入量杯内，测得原煤1的体积为0.00759m³,原煤1体积测量完毕后，将其从量杯中取出，拔掉其表面的塑料薄膜，采用宽度为80cm的透明材料9将原煤1卷起来，在原煤1的上、下两表面形成上柱形空间36和下柱形空间37,所述上、下柱形空间的高度约为15cm。在上、下柱形空间36、37内倒入氯化钠颗粒，氯化钠颗粒的厚度约为5cm,在原煤上表面形成上部易溶性盐层36、在下表面形成下部易溶性盐层37。用透明材料9将原煤1和上、下易溶性盐层36、37封闭起来，形成透明材料包裹体；用细绳将所述透明材料包裹体悬挂在方形硅橡胶膜具内，将0.01kg固化剂(过氧化甲乙酮)，0.01kg LCC无色促进剂一次性加入到12k g的不饱和酚醛树脂中，并均匀搅拌制备成树脂浆液，将树脂浆液浇筑入硅橡胶膜模具内进行浇筑，所述硅橡胶膜模具的内部尺寸：长×宽×高＝30cm×30cm×30cm，固化48h后，从模具中将原煤透明浇筑件本体取出，试件呈淡青色，透明度良好，从外部可直接观察到原煤1。在原煤透明浇筑件本体上表面中部钻一个上部垂直孔道5，在其下表面中部钻一个下部垂直孔道6，其上、下部垂直孔道深度钻至上、下易溶性盐层36、37的中部；在原煤透明浇筑件本体右侧面的合适位置钻设上部水平孔道7和下部水平道8，使上、下部水平孔道7、8的钻至上、下易溶性盐层3、4内部。从上、下垂直孔道5、6注入热水，使上、下易溶性盐层3、4充分溶解，其溶解后的氯化钠溶液从上、下部水平孔道7、8流出，形成上注水空腔39和下注水空腔40。注水空腔形成后，用7字形钢管Ⅰ46插入上部垂直孔道5，7字形钢管Ⅱ47插入下部垂直孔道6，7字形钢管Ⅰ、Ⅱ与上、下部垂直孔道5、6之间的间隙用AB胶粘牢，用钢塞Ⅰ45、钢塞Ⅱ45将分别上、下部水平孔道7、8密封堵住。

(2)将试件系统、轴向加压系统、水压加载系统、数据采集系统各元件连接好，高速摄像仪43对准原煤透明浇注件25。

(3)施加轴力。在控制器32上设置施加轴力大小为380KN，伺服电机Ⅰ33带动滚珠丝杠传动机构23旋转，移动横梁226通过加载轴35和带渗透管道的上压头20对原煤透明浇注件25施加轴力。

(4)施加水压力。溶液漏斗16中盛带乳白色染料的水溶液，关闭阀门Ⅱ15,打开阀门Ⅰ14,在控制器32上设定恒定水压值p＝1.0MPa，带乳白色染料的水溶液通过注水管道17、7字形钢管Ⅰ46和上注水空腔39,渗入原煤1,通过下注水空腔40、7字形钢管Ⅱ47和排水管道42排入平底烧瓶27。

(5)煤体裂隙渗流的可视化观察。用高速摄像仪43拍摄带乳白色染料的水溶液在原煤裂隙的渗流路径38，实现对原煤裂隙渗流规律的可视化观察。

(6)计算原煤的渗透系数。通过流量计Ⅰ18、流量计Ⅱ19、电子天平28实时采集透过原煤1的流量，得到稳定渗流阶段透过原煤1的流量q＝2.8×10^-7m³/s，通过下式计算得到原煤1的渗透系数k＝1.09×10^-9m/s。

$k=\frac{{\mathrm{ql\γ}}_w}{\mathrm{pA}}$

式中：k原煤1的渗透系数，单位：m/s；q为透过原煤的流量，单位：m³/s，在本实施例中，测量得q＝2.8×10^-7m³/s；l为水渗流路径上原煤的平均高度，单位：m,在本实施例中，测量得l＝0.1753m；p为原煤试件两端的水压差，单位：p_a，本实施例中p＝9×10⁵Pa；A为原煤的过流断面面积，单位：m²，本实施例中过流断面面积近似取A＝v/l＝0.0489；γ_w为水的重度，单位：N/m³，本实施例中γ_w＝9.8×10²N/m³。

实施例2

本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：步骤(1)原煤1各边的长度在18～22cm之间，测得原煤1的体积为0.00869m³,采用0.1kg固化剂(过氧化甲乙酮)，0.1kg LCC无色促进剂一次性加入到12kg的不饱和酚醛树脂中，并均匀搅拌制备成树脂浆液，原煤透明浇筑件本体呈淡紫色，透明度不及实施例1，但仍能从外部观察到原煤1。

上述处理条件得到：高速摄像仪43可较清楚地拍摄带乳白色染料的水溶液在原煤裂隙的渗流路径38，但图像清晰度不及实施例1，基本上可实现对原煤裂隙渗流规律的可视化观察。实施例2中不规则原煤1的渗透系数k＝1.26×10^-9m/s。

实施例3

本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：步骤(1)原煤1各边的长度在12～22cm之间，测得原煤1的体积为0.00692m³,采用0.3kg固化剂(过氧化甲乙酮)，0.3kg LCC无色促进剂一次性加入到12k g的不饱和酚醛树脂中，并均匀搅拌制备成树脂浆液，原煤透明浇筑件本体呈深紫色，透明度远比实施例1差，但仍能从外部模糊观察到原煤1。

上述处理条件得到：高速摄像仪43能模糊地拍摄到带乳白色染料的水溶液在原煤裂隙的渗流路径38，但图像清晰度远不及实施例1，实施例3中原煤1的渗透系数k＝1.24×10^-9m/s。

实施例4

本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：步骤(4)在控制器32上设置其轴力大小为560KN。

上述处理条件得到：高速摄像仪43能清楚地拍摄到带乳白色染料的水溶液在原煤裂隙的渗流路径38，图像清晰度高，很好地实现对原煤裂隙渗流规律的可视化观察。实施例4中原煤1的渗透系数k＝0.791×10^-9m/s。

实施例5

本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：步骤(4)在控制器32上设置其轴力大小为240KN。

上述处理条件得到：高速摄像仪43能清楚地拍摄到带乳白色染料的水溶液在原煤裂隙的渗流路径38，图像清晰度高，很好地实现对原煤裂隙渗流规律的可视化观察。实施例5中原煤1的渗透系数k＝1.28×10^-9m/s。

实施例6

本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：步骤(4)在控制器32上设置其轴力大小为0.1KN。

上述处理条件得到：高速摄像仪43能清楚地拍摄到带乳白色染料的水溶液在原煤裂隙的渗流路径38，图像清晰度高，很好地实现对原煤裂隙渗流规律的可视化观察。实施例6中原煤1的渗透系数k＝1.98×10^-9m/s。

根据上述实施例可知，通过一种原煤透明浇筑件、制备方法及渗透性能测试装置能够更加真实地测试和反映不同受力状态下原煤的渗透特性，特别是，可实现对原煤裂隙渗流路径的可视化观察。

Claims (2)

1.一种用于渗透测试的原煤透明浇筑件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备透明材料包裹的原煤试件：采用透明材料包裹原煤块；在透明材料的包裹下，透明材料在原煤上、下表面留有空间；将易溶性盐加入到上、下表面的空间内后；将透明材料的上、下两端封闭，形成透明材料包裹的原煤试件；

(2)透明材料包裹的原煤试件的浇筑成型以获得透明浇筑件本体：将步骤(1)的透明材料包裹的原煤试件悬挂在模具内，将无色或透明的固化成型剂溶液，注入模具内浇筑，待固化成型后，形成透明浇筑件本体；

(3)透明浇筑件本体上进行垂直孔道钻取：在步骤(2)的透明浇筑件本体的上、下表面中心各钻一个垂直孔道，垂直孔道深度钻至易溶性盐层；

(4)水平孔道的钻取：在所述的透明浇筑件本体的右侧面位置钻上、下两个水平孔道，且上、下两个水平孔道分别钻至上、下易溶性盐层的内部；

上、下两个注水空腔的形成：从垂直孔道注入热水，使透明浇筑件本体中的易溶性盐充分溶解，其溶解后的盐溶液从上、下两个水平孔道中取出，形成透明浇筑件本体的上、下两个注水空腔；

(5)空心管道的密封安装：向透明浇筑件的上、下垂直孔道分别插入空心管道，且相互之间紧密密封，从而得到用于渗透测试的原煤透明浇筑件。

2.一种如权利要求1所述的制备方法制备的原煤透明浇筑件的渗透性测试装置，其特征在于，包括原煤透明浇筑件、轴向加压系统、水压加载系统、高速摄像机、控制器、数据采集系统；

所述的原煤透明浇筑件的形状为方形；

所述轴向加压系统包括伺服电机Ⅰ、齿型带轮减速机构、滚珠丝杠传动机构、移动横梁、压力传感器、液压加载轴和带渗透管道的上、下压头，带渗透管道的上压头通过液压加载轴安装于移动横梁下部，液压加载轴上设有压力传感器，移动横梁两端安装于竖向设置的滚珠丝杠传动机构上，滚珠丝杠传动机构的下端与齿型带轮减速机构相连，齿型带轮减速机构与伺服电机Ⅰ相连；

所述水压加载系统，包括伺服电机Ⅱ、减速机、转数传感器、螺旋传动副、活塞、阀门I、阀门Ⅱ、流量计I、流量计Ⅱ、平底烧瓶、注水管道、排水管道和溶液漏斗；所述溶液漏斗盛带乳白色染料的水溶液，所述溶液漏斗经管道、阀门Ⅱ与缸体相连，注水管道一端与缸体相连，另一端经阀门I、流量计I与透明浇筑件上部的空心管道相连，伺服电机Ⅱ、减速机、螺旋传动副以及活塞依次相连，转数传感器安装于伺服电机Ⅱ上，排水管道一端与透明浇筑件下部的空心管道相连，另一端经流量计Ⅱ与平底烧瓶相连，平底烧瓶置于电子天平上；

所述数据采集系统包括流量计I、流量计Ⅱ、电子天平、转数传感器、压力传感器、控制器，所述流量计I、流量计Ⅱ、电子天平、转数传感器以及压力传感器采集的数据送到控制器；

高速摄像机实时拍摄带乳白色染料的水溶液在煤体裂隙中的渗流过程，实现对原煤裂隙渗流路径的可视化观察。