CN219266019U - 一种反映煤心裂缝发育程度的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种反映煤心裂缝发育程度的装置，其特征在于：主要由电子天平和玻璃箱组成；电子天平由操作面板、秤盘、水平气泡和水平调节脚组成，玻璃箱由玻璃板、塑料板、免钉贴、手柄、移门滑条、干燥剂、数显电流表、电源和煤心组成，塑料板上有圆孔；本实用新型属于煤层裂隙技术领域，提供了一种新的预测煤层裂缝发育程度的技术方法，本装置可在密封环境中，通过干燥剂的重量变化与煤心两端电流变化的趋势关系，来反映煤心裂缝发育的程度。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤层裂隙技术领域，特别是涉及一种反映煤心裂缝发育程度的装置。
背景技术
煤层的裂缝是指在成煤过程中，受到自然界各种应力的影响所造成的裂开现象。裂缝是煤系地层中广泛存在的地质现象，依据其成因分为割理和外生裂缝两大类。割理是煤变质作用的产物，其发育程度与地应力的强弱和变质作用的类型密切相关。好的割理特征，为煤层渗透性的改善提供了保障。外生裂缝是经过地应力作用，在煤层中出现的没有显著错动或位移的破裂，它与褶皱构造或断裂构造等有着密切的成因联系。一般来说，在地层走向或倾向急剧变化的部位或断裂两侧，煤层外生裂缝最为发育。
煤层中发育的断层或裂缝带会使浅层的潜水或深层的承压水导通，渗透到煤层的顶、底板，产生煤炭开采中的突水。煤层顶、底板的大量突水是目前煤炭开采中的重要灾害之一，因此煤系地层中裂缝、裂隙带的预测对煤田水灾害的预防和治理具有重要的意义。当前对于裂缝预测主要是地震勘探。精细的裂缝地震属性分析是围绕地震反射波形的不连续而开展的，主要有振幅属性、相干体、曲率体、频率分解属性、分数维属性等，可以很好的表征煤层裂隙发育情况，具有广阔的发展空间。王赟等通过三分量地震资料的处理和解释，利用横波双折射现象和快、慢横波在地震记录到达时的时差，对矿区各煤系地层层段的裂缝发育情况做了定量的预测，预测了煤系地层中裂缝发育的统计主方向和发育密度，为矿井生产提供较好的基础资料。但是横波资料的采集和应用都比较复杂，限制了该方法在实际资料中的应用。利用纵波资料开展方位各向异性检测也是地震裂缝预测技术的重要组成部分，速度随方位变化方法比较稳定，但只能识别大套的储层，纵波方位AVO方法能够反映薄储层的特征，但对数据的信噪比要求较高。
目前，利用电阻率变化研究煤层裂缝发育程度的测试方法相关发明尚属空白，亟需提供一种煤层裂缝预测的新方法。煤层内部发育有连通性不同的裂隙，常常具有含水特性，会对煤体电阻率产生影响。通过实验进行煤心率电阻测量，研究煤心持水率变化导致的电阻率变化趋势，从而探究煤层中裂隙的发育特性，可为预测煤心裂隙发育提供一种新的技术手段，对于煤矿资源安全开采具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型为了弥补现有技术的空白，提供了一种反映煤心裂缝发育程度的装置。
为了达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：
本方案提供一种反映煤心裂缝发育程度的装置，主要由电子天平和玻璃箱组成，电子天平由操作面板、秤盘、水平气泡和水平调节脚组成，所述秤盘在电子天平顶部中心位置，所述水平调节脚在电子天平的底部四角，所述水平气泡在电子天平顶部右下角；玻璃箱由玻璃板、塑料板、免钉贴、手柄、移门滑条、干燥剂、煤心、电源和数显电流表组成，所述玻璃板由移门滑条镶嵌在一起，所述免钉贴粘在玻璃箱内部三个侧面，所述塑料板平放在免钉贴上，所述塑料板有一个圆孔，所述玻璃箱顶部和右侧各一个手柄，所述干燥剂在秤盘上，所述煤心在塑料板上，左右两端分别连接数显电流表和电源。
作为优选的，所述玻璃板为正方形，边长30cm，塑料板也为正方形，尺寸和玻璃板相同，塑料板中心的圆孔直径10cm。
作为优选的，所述免钉贴水平固定在玻璃箱内侧的前面、左侧面和后面，三个侧面每面各有两个，总共6个。
作为优选的，所述移门滑条长度延长至45cm，露出箱体部分长15cm。
作为优选的，所述煤心为圆柱状，高为5cm,半径为2cm。
作为优选的，所述煤心先要提前使用饱和浓盐水浸泡。
作为优选的，所述数显电流表的型号为OHR-D300N-AC-I3-D。
作为优选的，所述电源电压要在安全电压内，不得大于36V。
作为优选的，所述水平调节脚可以调节高度，使水平气泡居中。
本实用新型具有以下有益效果：
该装置是在密封的玻璃箱内，通过干燥剂吸收煤心裂缝中的水，在接通稳定交流电的条件下由数显电流表测量流过煤心的电流大小，同时记录电子天平和数显电流表的示数变化，可以得到干燥剂重量变化(即煤心持水率变化)与电流变化的趋势关系，能进一步预测裂缝发育的程度。该装置为预测煤心裂隙发育程度提供了一种新的方法，弥补了通过煤心持水率变化反映裂缝发育程度的现有技术空白。该发明装置环保绿色，经济成本低，具有很好的应用前景。
附图说明
图1所示为本实用新型的整体示意图；
图2所示为本实用新型中塑料板上的结构示意图；
图3为用发育裂缝倾角50°的煤心进行模拟实验得到的电流与干燥剂变化关系图；
图4为用发育裂缝倾角60°的煤心进行模拟实验得到的电流与干燥剂变化关系图；
附图标记说明：1-电子天平、2-操作面板、3-塑料板、4-玻璃箱、5-手柄、6-玻璃板、7-移门滑条、8-干燥剂、9-秤盘、10-水平调节脚、11-水平气泡、12-煤心、13-电源、14-数显电流表、15-免钉贴、16-圆孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
如图1和图2所示，本实用新型公开了一种反映煤心裂缝发育程度的装置，主要由电子天平(1)和玻璃箱(4)组成；电子天平(1)由操作面板(2)、秤盘(9)、水平气泡(11)和水平调节脚(10)组成，所述秤盘(9)在电子天平(1)顶部中心，所述水平调节脚(10)在电子天平(1)的底部四角，所述水平气泡(11)在电子天平(1)顶部右下角；玻璃箱(4)由玻璃板(6)、塑料板(3)、免钉贴(15)、手柄(5)、移门滑条(7)、干燥剂(8)、煤心(12)、电源(13)和数显电流表(14)组成，所述玻璃板(6)由移门滑条(7)镶嵌在一起，所述免钉贴(15)粘在玻璃箱(4)内部三个侧面，所述塑料板(3)平放在免钉贴(15)上，所述塑料板(3)有一个圆孔(16)，所述玻璃箱(4)顶部和右侧各一个手柄(5)，所述干燥剂(8)在秤盘(9)上，所述煤心(12)在塑料板(3)上，左、右两端分别连接数显电流表(14)和电源(13)。
具体的，本设计中所述玻璃板(6)和塑料板(3)均为正方形，边长30cm，所述塑料板(3)中心的圆孔(16)直径10cm，可以使玻璃箱(4)里面上层和下层的气体保持贯通，便于干燥剂(8)发挥作用。
进一步的，所述隔板免钉贴(15)水平固定在玻璃箱(4)内侧的前面、左侧面和后面各两个，总共6个，使塑料板(3)稳定放置。
具体的，本设计中所述移门滑条(7)长度延长至45cm，可以防止玻璃板(6)推拉过度滑落。
另外，所述煤心(12)为圆柱状，高为5cm,半径为2cm。
进一步的，所述煤心(12)要提前使用饱和浓盐水浸泡，可以保证在整个干燥失水的过程中，测得电流值不受裂缝中水的浓度影响。
进一步的，所述数显电流表(14)的型号为OHR-D300N-AC-I3-D，测量交流电的量程范围为0.0～199.9mA。
具体的，所述电源(13)是不超过安全电压36V的交流电。
进一步的，所述水平气泡(11)可以通过转动水平调节脚(10)使气泡居中，测量干燥剂(8)的重量更精准。
本实用新型具体工作方法如下：
(1)拉动手柄打开顶部或者右侧的玻璃板，将秤盘擦拭干净，打开电子天平转动水平调节脚使水平气泡居中，电子天平初始示数为零，然后一边观察天平的示数一边在秤盘上添加适量的干燥剂；
(2)将用饱和食盐水浸泡过的煤心放置在塑料板上，靠近玻璃箱后侧，煤心左端连接数显电流表，煤心右端连接电源；
(3)打开电源和数显电流表，将数显电流表贴近前玻璃板，便于读数，然后关闭玻璃板保证玻璃箱密封；
(4)一边观察电子天平的示数，记录干燥剂的重量变化，也即煤心持水率的变化，另一边透过玻璃箱的前玻璃板，记录数显电流表的示数；
(5)用测得的数据绘制图表，观察规律；
(6)为使本实验测量结果更准确，可多次实验进行测量。
在进行模拟实验时，选择两个已知裂缝倾角分别为50°和60°的煤心，接通电源为交流电36V，得到的结果分别为图3和图4。因为干燥剂在吸收煤心裂缝中的水分时，裂缝水在减少使煤心阻值增大，导致导电性减弱，数显电流表测得的电流值减小。由模拟结果可以看出，干燥剂的重量变化与所测的电流大小变化呈相反的趋势，而且裂缝倾角越大的煤心，其斜率的绝对值越大，所以可以根据斜率绝对值大小判断是否发育有高角度的裂缝；同时，当裂缝倾角不变的时候，干燥剂变化越小，测得的电流值越大，也即从裂缝中吸收的水分少，说明发育为小裂缝，反之干燥剂重量增加较多，但电流值却减小，煤心失去的水分多导致导电性减弱，说明发育有大裂缝，所以干燥剂的重量变化与电流大小的趋势关系也可以判断发育有大裂缝还是小裂缝。
本实用新型并不限于上述具体实施方式。本实用新型所属技术领域的技术人员，以对所描述的具体实施方式做多种修改、补充或采用类似的方式替代，在不偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围，都在本实用新型所要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种反映煤心裂缝发育程度的装置，其特征在于：主要由电子天平(1)和玻璃箱(4)组成；电子天平(1)由操作面板(2)、秤盘(9)、水平气泡(11)和水平调节脚(10)组成，所述秤盘(9)在电子天平(1)顶部中心，所述水平调节脚(10)在电子天平(1)的底部四角，所述水平气泡(11)在顶部右下角；玻璃箱(4)由玻璃板(6)、塑料板(3)、免钉贴(15)、手柄(5)、移门滑条(7)、干燥剂(8)、煤心(12)、电源(13)和数显电流表(14)组成，所述玻璃板(6)由移门滑条(7)镶嵌在一起，所述免钉贴(15)粘在玻璃箱(4)内部三个侧面，所述塑料板(3)平放在免钉贴(15)上，所述塑料板(3)有一个圆孔(16)，所述玻璃箱(4)顶部和右侧各一个手柄(5)，所述干燥剂(8)在秤盘(9)上，所述煤心(12)在塑料板(3)上，左右两端分别连接数显电流表(14)和电源(13)。
2.根据权利要求1所述的一种反映煤心裂缝发育程度的装置，其特征在于：所述玻璃板(6)为正方形，边长30cm，所述塑料板(3)也为正方形，尺寸和玻璃板(6)相同，所述塑料板(3)的中心有圆孔(16)直径10cm。
3.根据权利要求1所述的一种反映煤心裂缝发育程度的装置，其特征在于：所述免钉贴(15)水平固定在玻璃箱(4)内侧的前面、左侧面和后面，三个侧面每面各有两个，总共6个。
4.根据权利要求1所述的一种反映煤心裂缝发育程度的装置，其特征在于：所述移门滑条(7)长度延长至45cm。
5.根据权利要求1所述的一种反映煤心裂缝发育程度的装置，其特征在于：所述煤心(12)为圆柱状，尺寸大小高为5cm,半径为2cm。
6.根据权利要求1所述的一种反映煤心裂缝发育程度的装置，其特征在于：所述煤心(12)预先使用饱和浓盐水浸泡。
7.根据权利要求1所述的一种反映煤心裂缝发育程度的装置，其特征在于：所述数显电流表(14)的型号为OHR-D300N-AC-I3-D。
8.根据权利要求1所述的一种反映煤心裂缝发育程度的装置，其特征在于：所述电源(13)为安全电压。
9.根据权利要求1所述的一种反映煤心裂缝发育程度的装置，其特征在于：所述水平调节脚(10)可以调节高度，使水平气泡(11)居中。
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2023
- 2023-02-04 CN CN202320113336.3U patent/CN219266019U/zh active Active
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