CN114486619A - 模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统，其特征在于，包括三轴加载箱、竖向压力加载系统、第一水平方向加载系统、第二水平方向加载系统、竖向变形测量系统、第一水平方向变形测量系统、第二水平方向变形测量系统、气体供应系统、气体平衡系统、计算机控制系统和煤岩体试件；本发明系统能够在真三维围岩应力条件下进行煤岩体的吸附、解吸试验，使试验数据更为准确。

Description

模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统及其试 验方法

技术领域:

本发明涉及煤岩体对瓦斯的吸附和解吸特性试验领域，特别是涉及一种模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统及其试验方法。

背景技术:

煤矿事故的很大一部分原因是瓦斯爆炸，研究煤矿瓦斯的吸附与解吸特性，并根据其吸附、解吸特性采取针对性的措施，来防范瓦斯爆炸显得尤为重要；由于煤矿井下地质条件非常复杂，在工程设计阶段无法进行大量的现场试验和测试，而室内模拟试验是研究瓦斯吸附-解吸规律的有效方法，其关键技术是复杂试验边界条件的实现；煤岩体的应力状态对其吸附解吸特性有非常显著的影响，然而目前的瓦斯吸附解吸试验装备却不能在真三维围岩应力条件下进行吸附解吸试验。

另外，在工程现场，瓦斯吸附会导致煤岩体膨胀变形，从而挤压周围岩体，在此过程中又必然受到周围岩体按特定比例（由岩体刚度控制）增加的反作用力，能够产生这种反作用力的边界在本发明中称为恒定刚度边界，但是，现有的瓦斯吸附-解吸模拟试验设备不能实现恒定刚度边界条件。

另外，由于工程现场围岩受力是非均匀的，随埋深的增加受力增大，然而现有的试验机加载时，每个加载面只能施加均匀应力，导致岩石破坏规律不准确，缺乏便捷的非均匀加载装置。

发明内容：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统及其试验方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统，其特征在于，包括三轴加载箱、竖向压力加载系统、第一水平方向加载系统、第二水平方向加载系统、竖向变形测量系统、第一水平方向变形测量系统、第二水平方向变形测量系统、气体供应系统、气体平衡系统A8、计算机控制系统和煤岩体试件；

所述的三轴加载箱，为正方体空心箱体，具有管线通道、气体流入孔和气体流出孔，三轴加载箱具有单侧可打开的门；

所述的竖向压力加载系统，包括第一伺服油源、第一液压油缸、第一垫块、第二垫块、第一压力传感器和第一压力数据采集仪，第一伺服油源与第一液压油缸连通，以为第一液压油缸提供伸缩的驱动力，第一伺服油源用于驱动第一液压油缸给煤岩体试件施加竖向压力；所述的第一液压油缸固定在三轴加载箱内侧顶部，所述的第一压力传感器固定在第一液压油缸的伸缩杆端头，通过数据线与第一压力数据采集仪相连；所述的第一垫块固定在第一压力传感器与煤岩体试件之间；所述的第二垫块固定在所述的三轴加载箱内侧底部，且煤岩体试件底面相互抵压；所述的第一压力数据采集仪位于三轴加载箱外侧，用于记录试件竖向压力数据，并将试件竖向压力数据传递至计算机控制系统；

所述的第一水平方向加载系统，包括第二伺服油源、第二液压油缸、第三垫块、第四垫块、第二压力传感器和第二压力数据采集仪，第二伺服油源用于给煤岩体试件施加第一水平方向压力；所述的第二伺服油源用于驱动第二液压油缸；所述的第二液压油缸固定在三轴加载箱内侧的侧壁上；所述的第二压力传感器固定在第二液压油缸伸缩杆的端头，通过数据线与第二压力数据采集仪相连；所述的第三垫块固定在第二压力传感器与煤岩体试件左侧面之间；所述的第四垫块固定在所述的三轴加载箱内侧的侧壁上，且与煤岩体试件右侧面相互抵压，第四垫块内部具有蜂窝状通气孔道，在三轴加载箱内侧的侧壁上与第四垫块相贴的位置设有气体流入孔，所述气体流入孔与气体供应系统相连通，第四垫块一侧与气体流入孔相通，另一侧与煤岩体试件接触，第四垫块既能传递压力，又能允许气体从中穿过；所述的第二压力数据采集仪位于三轴加载箱外侧，用于记录煤岩体试件第一水平方向压力数据，并将第一水平方向压力数据传递至计算机控制系统；

所述的第二水平方向加载系统，包括第三伺服油源、第三液压油缸、第五垫块、第六垫块、第三压力传感器和第三压力数据采集仪，用于给煤岩体试件施加第二水平方向压力；所述的第三伺服油源用于驱动第三液压油缸动作；所述第三液压油缸固定在三轴加载箱内侧的右侧壁上，且位于第四垫块后侧；所述的第三压力传感器固定在第三液压油缸的端头与煤岩体试件的右侧表面之间，第三压力传感器通过数据线与第三压力数据采集仪相连；所述第六垫块固定在所述的三轴加载箱内侧的左侧侧壁上，且与煤岩体试件左侧面相互抵压，第六垫块内部具有蜂窝状通气孔道，在三轴加载箱内侧的侧壁上与第六垫块相贴的位置设有气体流入孔，所述气体流入孔与气体供应系统相连通，第六垫块一侧与气体流入孔相通，另一侧与煤岩体试件接触，第六垫块既能传递压力，又能允许气体从中穿过；所述的第三压力数据采集仪位于三轴加载箱外侧，用于记录煤岩体试件第二水平方向压力数据，并将第二水平方向压力数据传递至计算机控制系统；

所述的气体供应系统，包括气体供应罐、第一高压管、第一阀门、气体压力泵、第二高压管、第二阀门、第一压力表、第一流量计；气体供应罐和气体压力泵通过第一高压管连接，并在第一高压管上设有第一阀门；气体压力泵和第四垫块、第六垫块的气体流入孔通过第二高压管相连，并在第二高压管上设有第二阀门、第一压力表和第一流量计；所述的第一压力表用于测试气体供应压力；所述的第一流量计用于测试气体供应量；

所述的气体平衡系统，包括第一出气管、第二流量计、第二压力表、第三阀门、真空泵、第二出气管、第四阀门、气体储存罐；三轴加载箱上的气体流出孔与真空泵通过第一出气管连接，并在第一出气管上设有第二流量计、第二压力表、第三阀门；真空泵和气体储存罐通过第二出气管相连，并在第二出气管上设有第四阀门；所述的第二压力表用于测试气体平衡压力；所述的第二流量计用于测试气体溢出量；

所述的竖向变形测量系统，包括第一位移计和第一位移数据采集仪，其中第一位移计位于三轴加载箱上顶面与第一垫块之间，用于测量试件竖向变形的大小；所述的第一位移数据采集仪用于接收并记录第一位移计变形数据，以体现试件的变形量，并将该变形数据传递至计算机控制系统；

所述的第一水平方向变形测量系统，包括第二位移计和第二位移数据采集仪，其中第二位移计位于三轴加载箱左侧面与第三垫块表面之间，用于测量试件第一水平方向变形的大小；所述的第二位移数据采集仪用于接收并记录第二位移计变形数据，以体现试件的变形量，并将该变形数据传递至计算机控制系统；

所述的第二水平方向变形测量系统，包括第三位移计和第三位移数据采集仪，该第三位移计位于三轴加载箱右侧面与第五垫块表面之间，用于测量试件第二水平方向变形的大小；所述的第三位移数据采集仪用于接收并记录第三位移计变形数据，以体现试件的变形量，并将该变形数据传递至计算机控制系统；

所述的煤岩体试件，由工程现场采集的煤岩体加工而成，形状为正方体。

进一步的，还包括非均匀加载装置，设置在加载岩石试件表面，包括至少两种不同弹性模量的材料，两种材料分布在贯穿整个非均匀加载装置上下的斜面的两侧。加载装置对试件加载时首先将作用力加载非均匀加载装置上，由于各个位置弹性模量不同且连续变化，可将均匀加载变换为连续的非均匀力。

所述的计算机控制系统，包括计算机、控制软件、数据总线和控制器，用于提供人机交互界面，输入初始数据，收集各监测数据，控制加载过程，实现恒定侧向刚度边界控制，以及显示和输出试验结果；所述的数据总线用于在计算机和控制器之间进行数据格式转换和传输，以及向计算机传输各监测数据；所述的控制器通过数据总线接收计算机指令，根据指令控制三个加载系统按照特定的路径进行加载；在煤岩体试件吸附瓦斯（由气体供应系统A7供气）的过程中，试件会产生膨胀变形，计算机控制系统根据监测得到的试件侧向变形计算为了保持两个水平方向和竖向恒定刚度分别需要的围压P1、P2 和P3，计算公式为

，

，其中P _a为第一水平方向初始压力，P _b为第二水平方向初始压力，P _c为竖向初始压力，

为第一水平方向刚度，

为第二水平方向刚度，

为竖向刚度，

为煤岩体试件第一水平方向变形，

为煤岩体试件第二水平方向变形，

为煤岩体试件竖向变形；进而通过计算机控制系统发出指令适时修正三个方向的加载压力大小；在整个试验过程中，在任意一个小时间段内，都要进行上述控制循环，从而实现恒定侧向刚度条件下瓦斯吸附解吸试验。

本发明所述的模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统的工作步骤是：

第一步，将煤岩体试件置于试验系统加载位置，关闭侧门；

第二步：通过三个方向的加载系统对试件施加初始压力 ；

第三步：然后通过气体供应系统和气体平衡系统使瓦斯通过煤岩体试件，在此过程中实时测量试件的各向变形，计算机控制系统根据各向变形计算为了保持恒定刚度所需要的三个方向压力，进而发出指令不断修正三个方向压力的大小，直至试验结束；试验过程中记录和输出煤岩体试件在各个方向的变形和压力、气体供应压力、气体供应量、 气体平衡压力、气体溢出量数据。

本发明系统能够在真三维围岩应力条件下进行煤岩体的吸附、解吸试验，使试验数据更为准确。

附图说明：

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统控制原理示意图；

图2为本发明所述试验系统截面结构示意图；

图3为本发明所述试验系统另一截面的结构示意图；

图4为本发明实施例非均匀加载装置第一种形式的截面示意图；

图5为本发明实施例非均匀加载装置第二种形式的截面示意图。

图6为气体供应系统的原理图；

图7是气体平衡系统的原理图。

具体实施方式：

本发明模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统包括三轴加载箱1、竖向压力加载系统A1、第一水平方向加载系统A2、第二水平方向加载系统A3、竖向变形测量系统A4、第一水平方向变形测量系统A5、第二水平方向变形测量系统A6、气体供应系统A7、气体平衡系统A8、计算机控制系统A9和煤岩体试件10。

所述的三轴加载箱1，为正方体空心箱体，具有管线通道2、气体流入孔3和气体流出孔4，三轴加载箱1具有单侧可打开的门，其作用在于提供密封空间和作为加载反力框架。

所述的竖向压力加载系统A1，包括第一伺服油源A101、第一液压油缸5、第一垫块7、第二垫块8、第一压力传感器6和第一压力数据采集仪A102，第一伺服油源A101与第一液压油缸5连通，以为第一液压油缸5提供伸缩的驱动力，第一伺服油源用于驱动第一液压油缸给煤岩体试件施加竖向压力；所述的第一液压油缸固定在三轴加载箱内侧顶部，所述的第一压力传感器6固定在第一液压油缸的伸缩杆端头，通过数据线与第一压力数据采集仪A102相连；所述的第一垫块7固定在第一压力传感器6与煤岩体试件10之间；所述的第二垫块8固定在所述的三轴加载箱内侧底部，且煤岩体试件底面相互抵压；所述的第一压力数据采集仪A102位于三轴加载箱外侧，用于记录试件竖向压力数据，并将试件竖向压力数据传递至计算机控制系统A9。

所述的第一水平方向加载系统A2，包括第二伺服油源A201、第二液压油缸11、第三垫块13、第四垫块14、第二压力传感器12和第二压力数据采集仪A202，第二伺服油源A201用于给煤岩体试件10施加第一水平方向压力；所述的第二伺服油源A201用于驱动第二液压油缸11；所述的第二液压油缸11固定在三轴加载箱内侧的侧壁上；所述的第二压力传感器12固定在第二液压油缸伸缩杆的端头，通过数据线与第二压力数据采集仪A202相连；所述的第三垫块13固定在第二压力传感器12与煤岩体试件10左侧面之间；所述的第四垫块14固定在所述的三轴加载箱内侧的侧壁上，且与煤岩体试件10右侧面相互抵压，第四垫块14内部具有蜂窝状通气孔道，在三轴加载箱内侧的侧壁上与第四垫块14相贴的位置设有气体流入孔4，所述气体流入孔4与气体供应系统A7相连通，第四垫块14一侧与气体流入孔4相通，另一侧与煤岩体试件10接触，第四垫块既能传递压力，又能允许气体从中穿过；所述的第二压力数据采集仪A202位于三轴加载箱外侧，用于记录煤岩体试件10第一水平方向压力数据，并将第一水平方向压力数据传递至计算机控制系统A9。

所述的第二水平方向加载系统A3，包括第三伺服油源A301、第三液压油缸16、第五垫块17、第六垫块18、第三压力传感器19和第三压力数据采集仪20，用于给煤岩体试件10施加第二水平方向压力；所述的第三伺服油源A301用于驱动第三液压油缸16动作；所述第三液压油缸16固定在三轴加载箱内侧的右侧壁上，且位于第四垫块14后侧；所述的第三压力传感器19固定在第三液压油缸16的端头与煤岩体试件10的右侧表面之间，第三压力传感器19通过数据线与第三压力数据采集仪20相连；所述第六垫块18固定在所述的三轴加载箱内侧的左侧侧壁上，且与煤岩体试件10左侧面相互抵压，第六垫块18内部具有蜂窝状通气孔道，在三轴加载箱内侧的侧壁上与第六垫块18相贴的位置设有气体流入孔21，所述气体流入孔21与气体供应系统A7相连通，第六垫块18一侧与气体流入孔21相通，另一侧与煤岩体试件10接触，第六垫块既能传递压力，又能允许气体从中穿过；所述的第三压力数据采集仪20位于三轴加载箱外侧，用于记录煤岩体试件10第二水平方向压力数据，并将第二水平方向压力数据传递至计算机控制系统A9。

所述的气体供应系统A7，包括气体供应罐A701、第一高压管A702、第一阀门A703、气体压力泵A704、第二高压管A705、第二阀门A706、第一压力表A707、第一流量计A708；气体供应罐A701和气体压力泵A704通过第一高压管A702连接，并在第一高压管A702上设有第一阀门A703；气体压力泵A704和第四垫块、第六垫块的气体流入孔3、21通过第二高压管A705相连，并在第二高压管A705上设有第二阀门A706、第一压力表A707和第一流量计A708；所述的第一压力表A707用于测试气体供应压力；所述的第一流量计A708用于测试气体供应量。

所述的气体平衡系统A8，包括第一出气管A801、第二流量计A802、第二压力表A803、第三阀门A804、真空泵A805、第二出气管A806、第四阀门A807、气体储存罐A808；三轴加载箱上的气体流出孔4与真空泵A805通过第一出气管A801连接，并在第一出气管A801上设有第二流量计A802、第二压力表A803、第三阀门A804；真空泵A805和气体储存罐A808通过第二出气管A806相连，并在第二出气管A806上设有第四阀门A807；所述的第二压力表A803用于测试气体平衡压力；所述的第二流量计A802用于测试气体溢出量。

所述的竖向变形测量系统A4，包括第一位移计9和第一位移数据采集仪A401，其中第一位移计9位于三轴加载箱上顶面与第一垫块7之间，用于测量试件10竖向变形的大小；所述的第一位移数据采集仪A401用于接收并记录第一位移计9变形数据，以体现试件的变形量，并将该变形数据传递至计算机控制系统A9。

所述的第一水平方向变形测量系统A5，包括第二位移计15和第二位移数据采集仪A501，其中第二位移计15位于三轴加载箱左侧面与第三垫块13表面之间，用于测量试件第一水平方向变形的大小；所述的第二位移数据采集仪A501用于接收并记录第二位移计15变形数据，以体现试件的变形量，并将该变形数据传递至计算机控制系统A9。

所述的第二水平方向变形测量系统A6，包括第三位移计A601和第三位移数据采集仪A602，该第三位移计A601位于三轴加载箱右侧面与第五垫块17表面之间，用于测量试件第二水平方向变形的大小；所述的第三位移数据采集仪A602用于接收并记录第三位移计A601变形数据，以体现试件的变形量，并将该变形数据传递至计算机控制系统A9。

所述的煤岩体试件10，由工程现场采集的煤岩体加工而成，形状为正方体。

图3的截面位于图2截面的本申请三轴加载箱1的后侧。

本申请系统还包括设置在加载煤岩体试件表面的非均匀加载装置，该非均匀加载装置包括至少两种不同弹性模量的材料块A11，两种材料块呈直角三角形或楔形状，材料块的斜面A12相互贴合，各加载系统对试件加载时首先将作用力加载非均匀加载装置上，由于各个位置弹性模量不同且连续变化，可将均匀加载变换为连续的非均匀力。

所述的计算机控制系统A9，包括计算机、控制软件、数据总线和控制器，用于提供人机交互界面，输入初始数据，收集各监测数据，控制加载过程，实现恒定侧向刚度边界控制，以及显示和输出试验结果；所述的数据总线用于在计算机和控制器之间进行数据格式转换和传输，以及向计算机传输各监测数据；所述的控制器通过数据总线接收计算机指令，根据指令控制三个加载系统按照特定的路径进行加载；在煤岩体试件吸附瓦斯（由气体供应系统A7供气）的过程中，试件会产生膨胀变形，计算机控制系统根据监测得到的试件侧向变形计算为了保持两个水平方向和竖向恒定刚度分别需要的围压P1、P2 和P3，计算公式为

，

，其中P _a为第一水平方向初始压力，P _b为第二水平方向初始压力，P _c为竖向初始压力，

为第一水平方向刚度，

为第二水平方向刚度，

为竖向刚度，

为煤岩体试件第一水平方向变形，

为煤岩体试件第二水平方向变形，

为煤岩体试件竖向变形；进而通过计算机控制系统发出指令适时修正三个方向的加载压力大小；在整个试验过程中，在任意一个小时间段内，都要进行上述控制循环，从而实现恒定侧向刚度条件下瓦斯吸附解吸试验。

本发明所述的模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统的工作步骤是：

第一步，将煤岩体试件置于试验系统加载位置，关闭侧门；

第二步：通过三个方向的加载系统对试件施加初始压力 ；

第三步：然后通过气体供应系统和气体平衡系统使瓦斯通过煤岩体试件，在此过程中实时测量试件的各向变形，计算机控制系统根据各向变形计算为了保持恒定刚度所需要的三个方向压力，进而发出指令不断修正三个方向压力的大小，直至试验结束；试验过程中记录和输出煤岩体试件在各个方向的变形和压力、气体供应压力、气体供应量、 气体平衡压力、气体溢出量数据。

本发明系统能够在真三维围岩应力条件下进行煤岩体的吸附、解吸试验，使试验数据更为准确。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统，其特征在于，包括三轴加载箱、竖向压力加载系统、第一水平方向加载系统、第二水平方向加载系统、竖向变形测量系统、第一水平方向变形测量系统、第二水平方向变形测量系统、气体供应系统、气体平衡系统A8、计算机控制系统和煤岩体试件；

所述的三轴加载箱，为正方体空心箱体，具有管线通道、气体流入孔和气体流出孔，三轴加载箱具有单侧可打开的门；

所述的竖向压力加载系统，包括第一伺服油源、第一液压油缸、第一垫块、第二垫块、第一压力传感器和第一压力数据采集仪，第一伺服油源与第一液压油缸连通，以为第一液压油缸提供伸缩的驱动力，第一伺服油源用于驱动第一液压油缸给煤岩体试件施加竖向压力；所述的第一液压油缸固定在三轴加载箱内侧顶部，所述的第一压力传感器固定在第一液压油缸的伸缩杆端头，通过数据线与第一压力数据采集仪相连；所述的第一垫块固定在第一压力传感器与煤岩体试件之间；所述的第二垫块固定在所述的三轴加载箱内侧底部，且煤岩体试件底面相互抵压；所述的第一压力数据采集仪位于三轴加载箱外侧，用于记录试件竖向压力数据，并将试件竖向压力数据传递至计算机控制系统；

所述的第一水平方向加载系统，包括第二伺服油源、第二液压油缸、第三垫块、第四垫块、第二压力传感器和第二压力数据采集仪，第二伺服油源用于给煤岩体试件施加第一水平方向压力；所述的第二伺服油源用于驱动第二液压油缸；所述的第二液压油缸固定在三轴加载箱内侧的侧壁上；所述的第二压力传感器固定在第二液压油缸伸缩杆的端头，通过数据线与第二压力数据采集仪相连；所述的第三垫块固定在第二压力传感器与煤岩体试件左侧面之间；所述的第四垫块固定在所述的三轴加载箱内侧的侧壁上，且与煤岩体试件右侧面相互抵压，第四垫块内部具有蜂窝状通气孔道，在三轴加载箱内侧的侧壁上与第四垫块相贴的位置设有气体流入孔，所述气体流入孔与气体供应系统相连通，第四垫块一侧与气体流入孔相通，另一侧与煤岩体试件接触，第四垫块既能传递压力，又能允许气体从中穿过；所述的第二压力数据采集仪位于三轴加载箱外侧，用于记录煤岩体试件第一水平方向压力数据，并将第一水平方向压力数据传递至计算机控制系统；

所述的第二水平方向加载系统，包括第三伺服油源、第三液压油缸、第五垫块、第六垫块、第三压力传感器和第三压力数据采集仪，用于给煤岩体试件施加第二水平方向压力；所述的第三伺服油源用于驱动第三液压油缸动作；所述第三液压油缸固定在三轴加载箱内侧的右侧壁上，且位于第四垫块后侧；所述的第三压力传感器固定在第三液压油缸的端头与煤岩体试件的右侧表面之间，第三压力传感器通过数据线与第三压力数据采集仪相连；所述第六垫块固定在所述的三轴加载箱内侧的左侧侧壁上，且与煤岩体试件左侧面相互抵压，第六垫块内部具有蜂窝状通气孔道，在三轴加载箱内侧的侧壁上与第六垫块相贴的位置设有气体流入孔，所述气体流入孔与气体供应系统相连通，第六垫块一侧与气体流入孔相通，另一侧与煤岩体试件接触，第六垫块既能传递压力，又能允许气体从中穿过；所述的第三压力数据采集仪位于三轴加载箱外侧，用于记录煤岩体试件第二水平方向压力数据，并将第二水平方向压力数据传递至计算机控制系统；

所述的气体供应系统，包括气体供应罐、第一高压管、第一阀门、气体压力泵、第二高压管、第二阀门、第一压力表、第一流量计；气体供应罐和气体压力泵通过第一高压管连接，并在第一高压管上设有第一阀门；气体压力泵和第四垫块、第六垫块的气体流入孔通过第二高压管相连，并在第二高压管上设有第二阀门、第一压力表和第一流量计；所述的第一压力表用于测试气体供应压力；所述的第一流量计用于测试气体供应量；

所述的气体平衡系统，包括第一出气管、第二流量计、第二压力表、第三阀门、真空泵、第二出气管、第四阀门、气体储存罐；三轴加载箱上的气体流出孔与真空泵通过第一出气管连接，并在第一出气管上设有第二流量计、第二压力表、第三阀门；真空泵和气体储存罐通过第二出气管相连，并在第二出气管上设有第四阀门；所述的第二压力表用于测试气体平衡压力；所述的第二流量计用于测试气体溢出量；

所述的竖向变形测量系统，包括第一位移计和第一位移数据采集仪，其中第一位移计位于三轴加载箱上顶面与第一垫块之间，用于测量试件竖向变形的大小；所述的第一位移数据采集仪用于接收并记录第一位移计变形数据，以体现试件的变形量，并将该变形数据传递至计算机控制系统；

所述的第一水平方向变形测量系统，包括第二位移计和第二位移数据采集仪，其中第二位移计位于三轴加载箱左侧面与第三垫块表面之间，用于测量试件第一水平方向变形的大小；所述的第二位移数据采集仪用于接收并记录第二位移计变形数据，以体现试件的变形量，并将该变形数据传递至计算机控制系统；

所述的第二水平方向变形测量系统，包括第三位移计和第三位移数据采集仪，该第三位移计位于三轴加载箱右侧面与第五垫块表面之间，用于测量试件第二水平方向变形的大小；所述的第三位移数据采集仪用于接收并记录第三位移计变形数据，以体现试件的变形量，并将该变形数据传递至计算机控制系统；

所述的煤岩体试件，由工程现场采集的煤岩体加工而成，形状为正方体。

2.根据权利要求1所述的模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统，其特征在于：还包括设置在加载煤岩体试件表面的非均匀加载装置，该非均匀加载装置包括至少两种不同弹性模量的材料块，两种材料块呈直角三角形或楔形状，材料块的斜面相互贴合，各加载系统对试件加载时首先将作用力加载非均匀加载装置上，由于各个位置弹性模量不同且连续变化，可将均匀加载变换为连续的非均匀力。

3.根据权利要求1所述的模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统，其特征在于：所述的计算机控制系统，包括计算机、控制软件、数据总线和控制器，用于提供人机交互界面，输入初始数据，收集各监测数据，控制加载过程，实现恒定侧向刚度边界控制，以及显示和输出试验结果；所述的数据总线用于在计算机和控制器之间进行数据格式转换和传输，以及向计算机传输各监测数据；所述的控制器通过数据总线接收计算机指令，根据指令控制三个加载系统按照特定的路径进行加载；在煤岩体试件吸附瓦斯（由气体供应系统A7供气）的过程中，试件会产生膨胀变形，计算机控制系统根据监测得到的试件侧向变形计算为了保持两个水平方向和竖向恒定刚度分别需要的围压P1、P2 和P3，计算公式为

，

，其中P _a为第一水平方向初始压力，P _b为第二水平方向初始压力，P _c为竖向初始压力，

为第一水平方向刚度，

为第二水平方向刚度，

为竖向刚度，

为煤岩体试件第一水平方向变形，

为煤岩体试件第二水平方向变形，

为煤岩体试件竖向变形；进而通过计算机控制系统发出指令适时修正三个方向的加载压力大小；在整个试验过程中，在任意一个小时间段内，都要进行上述控制循环，从而实现恒定侧向刚度条件下瓦斯吸附解吸试验。

4.一种如权利要求1-3所述模拟真实应力场景的智能控制瓦斯吸附解吸试验系统的试验方法是：

第一步，将煤岩体试件置于试验系统加载位置，关闭侧门；

第二步：通过三个方向的加载系统对试件施加初始压力 ；

第三步：然后通过气体供应系统和气体平衡系统使瓦斯通过煤岩体试件，在此过程中实时测量试件的各向变形，计算机控制系统根据各向变形计算为了保持恒定刚度所需要的三个方向压力，进而发出指令不断修正三个方向压力的大小，直至试验结束；试验过程中记录和输出煤岩体试件在各个方向的变形和压力、气体供应压力、气体供应量、 气体平衡压力、气体溢出量数据。

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