一種煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗方法
2023-11-11 14:47:52
一種煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗方法
【專利摘要】本發明公開的一種煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗方法，適用於研究礦山煤巖變形情況的煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗。在巖石壓力機的工作檯的兩側分別設置安放煤巖試塊的支座，將製備好的三塊煤巖試塊分別設在工作檯和支座上，通過巖石壓力機按設定的壓力和速度對受載煤巖試塊施壓，通過計算機處理受載煤巖試塊和參照煤巖試塊的紅外輻射平均溫度數據，得到所需煤巖裂隙發育的真實紅外輻射數據。克服了以往煤巖試塊受載破壞紅外輻射監測試驗中環境和背景因素影響大的缺點，減小了試驗條件和環境所帶來的誤差，極大地提高了試驗結果的準確性、科學性、有效性，對於煤巖試塊紅外輻射監測試驗具有指導意義。
【專利說明】一種煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種紅外輻射監測試驗方法，尤其是一種適用於研究礦山煤巖變形情況的煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗方法，屬於紅外遙感-巖石力學領域。
【背景技術】
[0002]礦山煤柱承載及其屈服破壞、礦山巖爆、煤爆、煤巖與瓦斯突出、頂板運動等，均是受地應力和採動應力共同作用下的動力過程。它們在移動變形的同時，必然伴隨有成巖物質內部結構的調整和某些物理化學現象，其中包括內部損傷、電阻率變化以及能量積累、耗散、轉化和電子躍遷等，如一部分機械能轉化為熱能，並以紅外輻射的形式表現出來。
[0003]從20世紀90年代初開始，為研究巖石變形與紅外輻射變化的關係，許多專家學者陸續建立了室內熱紅外輻射觀測試驗系統，開展了對多種巖石以及煤等材料的變形紅外輻射試驗，引起了廣泛的注意。但是，他們的觀測結果有較大的離散性，有一些與傳統理論相背離。這是由於環境因素和背景因素的影響，被測目標表面溫度不斷地以輻射、對流和傳導等形式和外界介質進行熱交換，其紅外輻射值隨時都會發生變化。以往試驗過程中都沒有加入參照物並對參照物的紅外輻射信息進行數據處理，也沒有監測環境因素和背景因素對未受載煤巖體紅外福射信息的影響。
【發明內容】
[0004]技術問題:本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種方法簡單、效果好、測試準確的煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗方法。
[0005]技術方案:本發明的煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗方法，包括採用巖石壓力機、紅外熱像儀、計算機，在巖石壓力機的工作檯的兩側分別設置安放煤巖試塊的支座，支座表面與工作檯在同一水平面上，將製備好的三塊煤巖試塊分別設在工作檯和支座上，設在工作檯上的一塊煤巖試塊為受載煤巖試塊，設在支座上的兩塊煤巖試塊為參照煤巖試塊，用擋板將受載煤巖試塊與參照煤巖試塊隔開，避免加載過程中煤巖試塊之間的相互幹擾，將與計算機相連的紅外熱像儀設在離巖石壓力機工作檯上的煤巖試塊距離L處，通過紅外熱像儀對煤巖試塊進行監測分析，待全部煤巖試塊的紅外輻射溫度相對穩定後，通過巖石壓力機按設定的壓力和速度對受載煤巖試塊施壓，同時由紅外熱像儀記錄受載煤巖試塊及參照煤巖試塊的紅外輻射數據，直至受載煤巖試塊加載破裂；通過計算機處理受載煤巖試塊和參照煤巖試塊的紅外輻射平均溫度數據，用受載煤巖試塊的紅外輻射平均溫度數據分別減去兩個參照煤巖試塊紅外輻射平均溫度數據，即得到所需煤巖裂隙發育的真實紅外輻射數據。
[0006]在煤巖試塊加載前,通過紅外熱像儀的監測分析,待全部煤巖試塊溫度相對穩定後再進行加載試驗，以減小試塊自身溫度的變化所帶來的誤差影響。
[0007]所述紅外熱像儀設在離煤巖試塊的距離L為l-3m.。
[0008]有益效果:由於採用了上述技術方案，本發明可減小環境和背景因素對試驗結果真實性的影響，同時也減小了由於煤巖試塊自身溫度變化所帶來的誤差影響。克服了以往煤巖試塊受載破壞紅外輻射監測試驗中環境和背景因素影響大的缺點，減小了試驗條件和環境所造成的誤差，與現有技術相比，極大地提高了試驗結果的準確性、科學性、有效性，對於煤巖試塊紅外輻射監測試驗具有指導意義。其方法簡單，使用效果好，測試準確，具有廣泛的實用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明的煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗設備結構示意圖。
[0010]圖2是本圖1的A-A剖面示意圖。
[0011]圖中:1-巖石壓力機，2-支座，3-參照煤巖試塊，4-擋板，5-紅外熱像儀，6-計算機，7-受載煤巖試塊，8-工作檯。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的描述:
[0013]本發明的煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗方法，包括利用巖石壓力機1、紅外熱像儀5、計算機6,試驗具體步驟如下:
[0014]a、在試驗開始前關閉實驗室的門窗，防止室外的紅外輻射能量對試驗環境的影響；
[0015]b、在巖石壓力機I的工作檯8的兩側分別設置安放煤巖試塊的支座2，支座2表面與工作檯8在同一水平面上，將製備好的三塊煤巖試塊分別設在工作檯8和支座2上，設在工作檯8上的一塊煤巖試塊為受載煤巖試塊7，設在支座上的兩塊煤巖試塊為參照煤巖試塊3 ;用擋板4將受載煤巖試塊7與參照煤巖試塊3隔開,避免加載過程中煤巖試塊之間相互幹擾；將紅外熱像儀5安置在離巖石壓力機I工作檯8上的煤巖試塊正前方距離L =1-3m處,並與計算機6連接,接通紅外熱像儀5和計算機6的電源；
[0016]C、根據計算機6屏幕顯示的紅外熱像圖像，調節紅外熱像儀5的角度，使受載煤巖試塊7和參照煤巖試塊3都置於圖像的中間；
[0017]d、通過紅外熱像儀5進行監測分析，待全部煤巖試塊的紅外輻射溫度相對穩定後，通過巖石壓力機I按設定的壓力和速度對受載煤巖試塊7施壓,直至煤巖試塊加載破裂，紅外熱像儀5實時記錄受載煤巖試塊7及參照煤巖試塊3的紅外輻射數據；
[0018]e、通過計算機6計算受載煤巖試塊7和參照煤巖試塊3的紅外輻射平均溫度數據，並用受載煤巖試塊7的紅外輻射平均溫度數據分別減去兩個參照煤巖試塊3紅外輻射平均溫度數據，從而極大減少了環境和背景因素對試驗結果真實性的影響；
[0019]f、清理巖石壓力機I和工作檯8上破碎的煤巖試塊，把下一個受載煤巖試7塊放置到巖石壓力機I工作檯8上，重複上述步驟，完成下一個煤巖試塊的監測實驗。
【權利要求】
1.一種煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗方法，包括採用巖石壓力機(I)、紅外熱像儀(5)、計算機(6)，其特徵在於:在巖石壓力機(I)的工作檯(8)的兩側分別設置安放煤巖試塊的支座(2)，支座(2)表面與工作檯(8)在同一水平面上，將製備好的三塊煤巖試塊分別設在工作檯(8)和支座(2)上，設在工作檯(8)上的一塊煤巖試塊為受載煤巖試塊(7)，設在支座(2)上的兩塊煤巖試塊為參照煤巖試塊(3),用擋板(4)將受載煤巖試塊(7)與參照煤巖試塊(3)隔開，避免加載過程中煤巖試塊之間的相互幹擾，將與計算機(6)相連的紅外熱像儀(5)設在離巖石壓力機(I)工作檯(8)上的煤巖試塊距離L處，通過紅外熱像儀(5)對煤巖試塊進行監測分析,待全部煤巖試塊的紅外福射溫度相對穩定後，通過巖石壓力機(I)按設定的壓力和速度對受載煤巖試塊(7)施壓，同時由紅外熱像儀(5)記錄受載煤巖試塊(7)及參照煤巖試塊(3)的紅外輻射數據，直至受載煤巖試塊(7)加載破裂；通過計算機(6)處理受載煤巖試塊(7)和參照煤巖試塊(3)的紅外輻射平均溫度數據，用受載煤巖試塊(7)的紅外輻射平均溫度數據分別減去兩個參照煤巖試塊(3)紅外輻射平均溫度數據，即得到所需煤巖裂隙發育的真實紅外輻射數據。
2.根據權利要求1所述的一種煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗方法，其特徵在於:在煤巖試塊加載前，通過紅外熱像儀的監測分析，待全部煤巖試塊溫度相對穩定後再進行加載試驗，以減小試塊自身溫度的變化所帶來的誤差影響。
3.根據權利要求1所述的一種煤巖裂隙發育紅外輻射監測試驗方法，其特徵在於:所述紅外熱像儀(5)設在離煤巖試塊的距離L為l-3m.。
【文檔編號】G01N3/08GK103983514SQ201410220334
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月22日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】馬立強, 周燾, 王飛, 于斌, 匡鐵軍 申請人:中國礦業大學