优鸿测控技术(上海)有限公司怎么样

煤岩体粗粒散体大三轴抗剪强度指标是评价煤矿露天井工联合开采影响下岩体强度的重要依据，所以条件允许时应尽量采用。[45]

国内常用的大三轴试验系统适用欧冠的土岩最大粒径为60mm以下，试样尺寸为直径φ30cm，高60～75cm，最大允许测压σ为1.5MPa，轴向垂压可达540kN。因此试验比较接近现场实际。一个试样用样约需80kg。

全套设备由试验机本体、操作控制屏、液压站、电测电控柜、计算机系统及制样、饱和固结、孔隙水压测定等附属设备组成。试验机本体由主机架、油缸、压力室、压力室移动滑车等组成操作控制屏由侧压力恒定系统、体积变化测定装置、电气控制元件等组成液压站由液压油箱、液压泵与无级调速系统等组成电测电控柜由轴向荷载、轴向变形、体积变形、孔隙水压等电测仪表、XY记录仪、各种控制装置及交流稳压、直流稳压装置等组成微机系统由微机、CRT显示器、A/D模数转换器、D/A数模转换器及接口、宽行打字机等组成。

测试结果可由测表人工读数记录、电测数显记录和微机自动检测三种方法获得，从而能较好地适应各种条件，基本保证每一次试验的成功率，提高了试验设备的可靠性、先进性和适用性。

大三轴抗剪强度试验方法按水利电力行业、煤炭行业有关试验规程进行，分为以下几步:

(1)试样筛分。首先对从现场运回的散体土岩试样进行筛分，大于6cm的可以人工破碎成6cm以下试样。筛分分析可得颗粒级配曲线。然后均匀混合备用。

(2)制样。在试样底座上扎紧橡皮膜，装上并拧紧成形筒，然后将橡皮膜外翻顺直逐层装入试料，每次10kg，每装一层，需人工夯实，再装第二层，继续至装满，盖上试样帽，扎紧橡皮膜，接真空泵将试样抽至真空，去掉成形筒，量测试样实际高度和直径，计算试样面积和体积，并根据装入的试样重量计算容重。

(3)安装压力室。旋紧和底盘连接的螺栓，推入主机定位，向压力室灌满水后，开油压机加轴向压力，使各部接触，当量力环量表指针微动即停机，调整指针为零，向试样施加少许围压，使试样在停止抽气后能直立。

(4)抽气饱和。用真空泵从试样上端抽气，水由下而上进入试样，直至真空瓶出水，继续一段时间待无气泡溢出时停止抽气，接上量水管用水头饱和，至水不断上升，认为试样基本饱和，过程中测定进水量。

(5)施加计划的周围压力进行固结，按计划时间测记排水管读数，当相邻几次排水管读数基本不变时(即固结排水量趋于稳定)，即认为固结完成对于黏性粗粒土，在固结过程中随时绘制固结排水量ΔV与时间t对数(或平方根)曲线，以判别固结是否完成。之后计算固结排水量及固结下沉量(小心施加轴向压力，至量力环量表微动，表示活塞已与试样接触，记录垂直变形量，即为固结下沉量)，并以此计算固结后试样高度，并可计算固结后试样密度。

(6)将固结后计算的数据输入微机。此时测试系统要全部接好准备试验，X-Y记录仪在测试时接轴向力和轴向变形的模拟信号，以监测试验过程。

(7)进行固结排水剪(CD)或固结不排水剪(CU)，试验中微机采样、电测数显记录和测表直读记录可同时进行，以X-Y记录仪显示的曲线观察，如出现峰值，则再继续测试几个读数即可停止，如果没有峰值，则进行至轴向变形达15%～20%左右即可停止试验。

(8)试验结束后，先卸轴向压力，再卸围压，然后拆掉试样，进行剪后描述，必要时，测定剪切面试样含水量和分析颗粒破碎情况。同时，计算机打印试验结果，并可通过D/A转换在X-Y记录仪上绘制各种曲线，并可通过几种方法计算抗剪强度指标-粘聚力c和内摩擦角φ。

均按应力路径标准确定内摩擦角φ和粘聚力c

为纵坐标， 或 为横坐标，绘制应力路径曲线，诸线破坏点或密集点的连线的倾角为ψ，在纵轴上的截距为d或d′。然后根据已知d或ψ。按下式确定内摩擦角φ和粘聚力c。]]

c=d/cosφ或c′=d′/cosφ′

孔隙压力系数采用下式计算:

式中:

u——试样在周围压力σ3作用下产生的孔隙压力，kPa

ud——试样在(σ1-σ3)作用下产生的孔隙压力，kPa(固结不排水剪计算)。

颜志丰1 琚宜文1 侯泉林1 唐书恒2

(1.中国科学院研究生院地球科学学院 北京 100049 2.中国地质大学(北京)能源学院 北京 100083)

摘要:为模拟研究煤储层水力压裂效果，对煤样进行了饱水条件下的常规单轴压缩试验和声发射测试。对结果进行分析表明:在常规单轴压缩条件下，煤在平行层面上其力学性质具有方向性差异，平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多，其弹性模量也大得多。煤样在垂直面割理方向弹性模量E随着单轴极限抗压强度σc的增加而增加，相关性较高，平行面割理方向弹性模量E随着抗压强度的增高而增高，但离散性较大。在单轴压缩条件下煤样变形破坏表现出的全应力—应变曲线形态大体可以概括为3种类型。

关键词:单轴压缩试验 力学性质 各向异性 饱和含水率 割理

基金项目: 国家自然科学基金项目 ( No. 4103042240972131) 国家重点基础研究发展规划 ( 973) 课题( No. 2009CB219601) 国家科技重大专项课题 ( 2009ZX05039 － 003) 中国科学院战略性先导科技专项课题( XDA05030100) 河北工程大学博士基金课题。

作者简介: 颜志丰，1969 年生，男，河北邯郸人，博士后，长期从事能源地质和构造地质研究。Email: yanzf@ gucas. ac. cn。

Uniaxial Mechanical Test of Water-saturated Coal Samples in Order to Simulate Coal Seam Fracturing

YAN Zhifeng1JU Yiwen1HOU Quanlin1TANG Shuheng2

( 1. College of Earth Science，Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049 2. School of Energy Resources，China University of Geosciences ( Beijing) ，Beijing 100083 China)

Abstract: In order to simulate effect of hydraulic fracturing in coal reservoir，conventional uniaxial compres- sion test and acoustic emission test on the water-saturated coal samples were hold. The results showed that the me- chanical properties in parallel to the level of coal have directional difference. Under the conditions of conventional uniaxial compression. The uniaxial limit compressive strength in direction parallel to the face cleat is much larger than it in the vertical，so is the elastic modulus. The elastic modulus of coal increased with the increasing of com- pressive strength，however it is higher correlation in the direction of vertical face cleat，but a larger dispersion in parallel. The complete stress-strain curve shape showed by deformation of coal samples under uniaxial compression can be roughly summarized as 3 types.

Keyword: uniaxial compression testmechanical propertiesAnisotropysaturated water contentcleat

1 前言

煤层气是储存于煤层内的一种非常规天然气，其中CH4含量多数大于90%，是一种优质洁净的气体能源(单学军，2005)。我国煤层气资源十分丰富，根据新一轮全国煤层气资源评价结果，在全国19个主要含煤盆地，适合煤层气勘探的埋深300～2000m范围内，预测煤层气远景资源量为36.8万亿m3。煤层气主要是以吸附状态存在于煤层内，也有少量以游离状态存在于孔隙与裂缝中(SmithDM，1984)。就孔隙结构而言，煤的孔隙结构可分为裂缝性孔隙和基岩孔隙。人们又习惯地把煤岩中的内生裂缝系统称为割理。其中面割理连续性较好，是煤中的主要裂隙，端割理是基本上垂直于面割理的裂缝，只发育在两条面割理之间，把基岩分割成一些长斜方形的岩块体(李安启，2004)。

渗透率高的煤层产气量往往较高，而低渗透率的煤层产气量较低。水力压裂改造措施是国内外煤层气井增产的主要手段。而我国的煤层气储层普遍属于低渗透煤储层，研究表明:我国煤层渗透率大多小于50×10－3μm2(张群，2001)。因此，目前国内的煤层气井采用最广泛的完井方法是压裂完井，煤层和砂岩的岩性特征有很大的区别，压裂施工中裂缝在煤层中的扩展规律与在砂岩中的扩展规律也不相同，为了解煤层的压裂特征和压裂效果就需要对煤层压裂进行模拟研究，要进行模拟研究就需要研究煤岩的力学性质。

通过试验研究煤岩的力学性质，发现煤岩具有尺寸效应———即煤岩的尺寸对试验结果具有影响，Daniel和Moor在1907年就指出(DanielsJ，1907):小立方体的屈服强度高于大立方体，而且当底面积保持常数时，随着试块高度的增加，其屈服强度降低。研究过煤岩尺寸效应的还有Bunting(Bunting D.1911)。Hirt和Shakoor(Hirt A M，1992)，Med-hurst和Brown(MedhurstT P，BrownET.A，1998)，吴立新(1997)，刘宝琛(1998)，靳钟铭(1999)等。

由于单轴力学性质试验结果受尺寸、形状等因素制约，因此进行单轴岩石压缩试验时，对试验样品的加工有一定的要求，通常试件做成圆柱体，一般要求圆柱体直径48～54mm，高径比宜为2.0～2.5，试件端面光洁平整，两端面平行且垂直于轴线。

2 试验方法说明

在单轴压缩应力下，煤块产生纵向压缩和横向扩张，当应力达到某一量级时，岩块体积开始膨胀出现初裂，然后裂隙继续发展，最后导致破坏(闫立宏，2001)。为避免其他因素的影响，采用同一试样，粘贴应变片，在测试强度过程中同时用电阻应变仪测定变形值。

2.1 煤样制备和试验方法

实验煤样采自沁水盆地南部晋煤集团寺河煤矿3#煤层。煤样制备和试验方法参照中华人民共和国行业标准《水利水电工程岩石试验规程(SL264－2001)》(中华人民共和国水利部.2001)，以及国际岩石力学学会实验室和现场试验标准化委员会提供的《岩石力学试验建议方法》(郑雨天，1981)进行的。沿层面方向在大煤块上钻取直径为50mm，高为100mm的圆柱样，煤样轴向均平行煤岩层面。为研究平行面割理和垂直面割理方向煤岩力学性质的差异，制备了两组煤样。一组煤样平行面割理方向，样品数10个，编号DP1DP10另一组煤样垂直面割理方向，样品数10个，编号DC1DC10。试验前对煤样进行了饱水处理(48h以上)。单轴实验设备为WEP600微机控制屏显万能试验机。记录设备为30吨压力传感器，7V14程序控制记录仪。数据处理设备为联想杨天E4800计算机及相应的绘图机、打印机。试验工作进行前测试了煤样的物理性质，对试件进行了饱水处理。进行单轴压缩试验的煤样条件见表1。

表1 煤样条件

2.2 计算公式

单轴抗压强度计算公式:

中国煤层气技术进展: 2011 年煤层气学术研讨会论文集

式中:σc为煤岩单轴抗压强度，MPaPmax为煤岩试件最大破坏载荷，NA为试件受压面积，mm2。

弹性模量E、泊松比μ计算公式:

中国煤层气技术进展: 2011 年煤层气学术研讨会论文集

式中:E为试件弹性模量，GPaσc(50)为试件单轴抗压强度的50%，MPaεh(50)为σc(50)处对应的轴向压缩应变εd(50)为σc(50)处对应的径向拉伸应变μ为泊松比。

3 试验结果与分析

3.1 加载轴线方向对煤块的抗压强度σc和弹性模量有显著的影响。

试验结果数据见表2。从表中可以看出，平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多，其弹性模量也大得多，抗拉强度平均值高出2/3，而弹性模量更是高出一倍。这说明即使在平行煤的层面上其力学性质也具有方向性，不同方向上其值大小有显著差异。

表2 煤样单轴抗压强度试验结果

注:DP9沿裂隙面破裂，没有参与力学性质分析。

煤是沉积岩，小范围内同一煤分层在形成环境、形成时代上都是相同的，可以认为小范围内在平行煤的层面上，煤的组分、煤质等是均匀的，变化非常小，所以沿平面上力学性质的差异与煤质、组分等关系不大。推测其原因是由于在地史上受到构造应力的影响，构造应力具有方向性，在不同的方向上其大小不同，使煤在不同的方向上受到地应力作用的大小程度也不同，导致煤在不同方向上结构有所不同，从而表现出来在不同方向上力学性质的差异，在受力较大的方向上可能会表现出较大的强度。由于在构造力作用下沿最大主应力方向裂隙最容易发育，发育程度也应该较好，沿最小主应力方向上裂隙发育程度要差些。发育好的裂隙往往形成面割理，因而在平行面割理的方向上抗压强度和弹性模量都高，而在垂直面割理的方向上其值相对就会小些。

3.2 煤岩单轴极限抗压强度与其他性质之间的关系

由表2可知煤样的抗压强度离散性较大，影响因素是什么?煤的密度与含水状态对单轴抗压强度有什么影响?现分析如下:

图1a表示了极限抗压强度σc与饱和密度ρw之间的关系。从图中可以看出，无论是C组、P组还是全部样品，随着饱和密度的增加，煤块的极限抗压强度都有增加的趋势，说明随着饱和密度的增加，抗压强度有增加的趋势。

图1 σc与其他性质之间的关系

图1b表示极限抗压强度σc与饱和吸水率ωs之间的关系。从图中可以看出，C组样品随饱和吸水率的增加抗压强度有减少的趋势，而P组样品单轴抗压强度和饱和吸水率的相关性非常低，可以认为饱和吸水率对P组样品没有影响。由此可见，饱和吸水率的增高使垂直面割理方向的抗压强度降低，而对平行面割理方向的单轴极限抗压强度影响很小。

图1c表示单轴极限抗压强度σc与弹性模量E之间的关系。从图中可以看出C组样品单轴极限抗压强度σc与弹性模量E之间具有明显的正相关性，即垂直于面割理方向的单轴极限抗压强度随着弹性模量的增加而增加，P组样品具有不明显的线性正相关，即平行于面割理方向的单轴极限抗压强度σc与弹性模量E的增加而增加，但离散性较大。

图1d表示单轴极限抗压强度σc与泊松比μ之间的关系。从图中可以看出C组样品单轴抗压强度与泊松比之间具有较明显的负相关关系，也就是说垂直于面割理的单轴抗压强度随着泊松比的增高而降低但是P组样品的相关性很低，即平行于面割理方向的单轴极限抗压强度σc与泊松比的变化无关。

3.3 弹性模量和其他性质之间的关系

图2a表示弹性模量E与泊松比μ之间的关系。从图中可以看出C组样品、P组样品及全部样品相关性均不明显。说明弹性模量与泊松比之间的变化互不影响。

图2 弹性模量E与其他性质之间的关系

图2b表示弹性模量E与饱和密度ρw之间的关系。从图中可以看出无论C组还是P组，样品弹性模量与饱和密度相关性非常弱，可以认为不相关。由此可见弹性模量不受饱和密度变化的影响。

图2c表示弹性模量E与饱和吸水率ωs之间的关系。从图中可以看出C组样品弹性模量与饱和吸水率相关性较高，呈明显的负相关关系但是P组样品的相关性却很低，几乎不相关。由于C组样品以垂直轴向的裂隙为主，在压力作用下煤样的变形等于煤岩本身的变形再加上水的变形，水是液体，在压力作用下很容易变形，在压力不变的情况下随着水含量的增加变形随之增大，而产生较大的轴向变形，导致C组的煤样随着含水量的增加弹性模量变小。而P组样品裂隙以平行轴向为主，尽管在饱水的情况下裂隙中完全充填了水，但由于水含量很少，承载压力的主要是煤岩本身，变形量也是由煤岩本身决定的，因此它与含水量关系不明显。

3.4 泊松比和其他性质之间的关系

由图3a中可以看出C组样品、P组样品和全部样品的泊松比与饱和密度之间散点图均比较离散，相关性很低，也可以说它们不相关。

由图3b中可以看出C组样品、P组样品和全部样品的泊松比与饱和吸水率之间相关性很低，可以认为它们不相关。

3.5 煤岩单轴压缩全应力—应变曲线类型

岩石试件从开始受压一直到完全丧失其强度的整个应力应变曲线称为岩石的全应力应变曲线(重庆建筑工程学院，1979)。大量岩石单轴压缩实验表明，岩石在破坏以前的应力应变曲线的形状大体上是类似的，一般可分为压密、弹性变形和向塑性过渡直到破坏这三个阶段。

煤是一种固体可燃有机岩石，由于成煤物质的不同及聚煤环境的多样化，煤的岩石组分、结构特征比较复杂。因此，在单轴压缩条件下煤样变形破坏机制及表现出的全应力—应变曲线形态多种多样，大体可以概括为3种类型。

图3 泊松比μ与饱和吸水率ωs之间的关系

3.5.1 迸裂型

应力—应变曲线压密阶段不明显，加速非弹性变形阶段很短，曲线主要呈现表观线弹性变形阶段直线，直到发生破坏，见图4a。具有迸裂型全应力—应变曲线特征的煤样，通常均质性较好、强度较大、脆性较强，其抗压强度通常很高。煤样在整个压缩变形过程中，积聚了大量弹性应变能，而由于发生塑性变形而耗散的永久变形能相对较小。因此，当外部应力接近其极限强度而将要发生破坏时，煤岩内积聚的大量弹性应变能突然、猛烈地释放出来并发出较大声响，形成一个很高的声发射峰值。

图4 煤岩样品应力—应变关系曲线图

3.5.2 破裂型

应力较低时，出现曲折的压密阶段，当应力增加到一定值时，应力—应变曲线逐渐过渡为表观线弹性变形阶段最后变为加速非弹性变形阶段，直到发生破坏，见图4b。试件随荷载的增加，煤样受力结构逐渐发生变化，同时出现局部张性破坏，但整体仍保持完整，并在变形过程中也积聚了一定的弹性应变能。当外部应力接近其抗压强度，即煤岩发生加速变形时，煤岩中积聚的弹性应变能就突然释放，产生较高的声发射值，破坏时声发射强度又变得非常低。

3.5.3 稳定型

应力—应变曲线压密阶段不明显，表观线弹性变形阶段呈略微上凸的直线，加速非弹性变形阶段较长，见图4c。试件随荷载的增加，煤样受力结构逐渐发生变化，同时出现局部张性破坏，并在变形过程积聚的弹性应变能释放，形成振铃计数率峰值，随后振铃计数率迅速降低，并在加速非弹性变形阶段开始时出现新的振铃计数率峰值，接近破坏时又出现一次振铃计数率峰值。破坏时声发射强度又变得非常低。

4 结论

通过上面对沁水盆地寺河煤矿3号煤力学试验，可以得出如下结论:

(1)煤岩单轴抗压强度和弹性模量等力学性质在平行煤层的平面上具有方向性差异，平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多，其弹性模量也大得多。

(2)煤的极限抗压强度σc随着饱和密度ρw的增加而增加极限抗压强度σc在垂直于面割理方向上随饱和吸水率ωs的增加而减少，而在平行面割理方向上与饱和吸水率无关单轴极限抗压强度σc随着弹性模量E的增加而增加，在垂直面割理方向上相关程度较高，在平行面割理方向上离散性较大。单轴极限抗压强度σc在垂直面割理方向上随着泊松比μ增加而减小，而在平行面割方向上与泊松比无关。

(3)弹性模量E的变化不受泊松比变化的影响，同时也不受饱和密度的影响垂直面割理方向弹性模量随着饱和吸水率ωs的增加而减小，而平行面割理方向弹性模量与饱和吸水率无关。

(4)泊松比μ的变化既不受饱和密度变化的影响，也不受饱和吸水率ωs变化的影响。

(5)在单轴压缩条件下煤样变形破坏表现出的全应力—应变曲线形态大体可以概括为3种类型:①迸裂型②破裂型③稳定型。

参考文献

单学军，张士诚，李安启等.2005.煤层气井压裂裂缝扩展规律分析.天然气工业，25(1)，130～132

靳钟铭，宋选民，薛亚东等.1999.顶煤压裂的实验研究.煤炭学报，24(l)，29～33

李安启，姜海，陈彩虹.2004.我国煤层气井水力压裂的实践及煤层裂缝模型选择分析.天然气工业，24(5)，91～94

刘宝琛，张家生，杜奇中等.1998.岩石抗压强度的尺寸效应.岩石力学与工程学报，17(6)，611～614

吴立新.1997.煤岩强度机制及矿压红外探测基础实验研究.北京:中国矿业大学.

闫立宏，吴基文.2001.煤岩单轴压缩试验研究.矿业安全与环保，28(2)，14～16

张群，冯三利，杨锡禄.2001.试论我国煤层气的基本储层特点及开发策略.煤炭学报，26(3)，230～235

郑雨天等译.1981.国际岩石力学学会实验室和现场标准化委员会:岩石力学试验建议方法.北京:煤炭工业出版社

中华人民共和国水利部.2001.水利水电工程岩石试验规程(SL264～2001).北京:地质出版社

重庆建筑工程学院，同济大学编.1979.岩体力学.北京:中国建筑工业出版社

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Smith D M，Williams F L. Diffusional effects in the recovery of methane from coalbeds. SPE，1984: 529 ～ 535

这个标准是刚出的，煤安证里面涉及的，一共有3个机器，负载燃烧试验机，过渡电阻测试仪，单根线缆垂直燃烧试验机，这3个机器同时使用可以达到标准，我是专门做这3个机器的，并且矿用电缆负载燃烧试验机，我们做了挺多的，0512-82256088-8009刘磊  我工厂专业生产

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图为我公司所生产的负载燃烧试验机

参数如下

煤矿用电缆燃烧试验机

产品概述：本试验机台根据MT 386-1995《煤矿用阻燃电缆阻燃性的试验方法和判定规则》标准制造，用于检验MT 818-2009《煤矿用电缆》在过载条件下的燃烧特性。

技术参数：

1、工作电压： AC 380V±10% 50HZ；

2、燃烧箱尺寸：1100×525×900mm；

3、电控箱尺寸：1100×525×400mm；

4、负载电流：10～5000A。

5、喷灯高度可调，喷灯角度：90°；

6、测温范围：K型热电偶0～1200℃；

7、温控表显示范围：0～999.9

8、温控表精度：0.5级

9、计时器范围：0～99.99S/M/H

10、容积:0.5m3，带排风装置；

11、重量：250公斤

12、使用环境温度：-15～45℃   相对湿度：（30～80）%RH；

产品结构：

1、本产品外壳采用不锈钢壳体结构

2、喷灯部分：采H62黄铜,高度为205，内径为9.5毫米，附组自动点火装置

3、电流产生部分：以大电流变压器为主，以闭环回路产生，附助以电子调流模块

一、脉动疲劳试验机是由脉动液压源、PMCS全数字测控系统、高响应低阻尼高速作动器、工业控制计算机数据采集与处理系统、液压管路、试验安全保护装置、试验台架等部分组成的，主要用于完成零部件、结构件伪静力、拟动力力学性能及疲劳寿命测试的试验仪器。

设备功能：

该系统主要用于零部件、大型结构件的静载、动载性能测试和动载疲劳寿命测试，是目前质检、科研、高校、建筑、公路、铁道、桥梁、汽车、机械、核电、水利、 港口、隧道、煤炭等行业疲劳性能检测领域，应用范围广泛、性能可靠、运行成本低廉的疲劳寿命测试系统。该系统配备相应功能附具实现对梁、柱、板、框架等典 型混凝土结构、桥梁（足尺、模型）、钢构桁架、橡胶支座、扣件组装、钢绞线锚具、各类弹簧、索具、吊具、圆环连、钢轨及其焊接接头、汽车底盘、汽车前后 桥、机车转向架及各种大型构件的静载、动载性能测试和动载疲劳寿命测试。

二、脉冲疲劳试验机通过设定自动完成压力和温度的调节和控制，使被测件达到实际使用的工作状态，进行疲劳寿命检测，较终确定产品的性能。脉冲试验台采用计算机与PLC结合的控制方式，通过闭环控制实现任意波形的生成和调整。阀门、接头、压力表、传感器、仪器仪表、连接件等产品的脉冲试验，疲劳试验，寿命试验，老化试验，水锤试验等；压力容器、各类气瓶、壳体、泵体、容器、反应釜、航天航空类产品的脉冲试验，寿命试验，疲劳试验等。

设备功能：

汽车软管转向管、刹车管、空调管、燃油管、冷却水管、散热软管、暖风软管、空气滤芯器软 管、蜗轮、增压系统软管、工程液压软管、航空软管和管汇、其他硬管或接头、换热器、空调器、过滤器等的脉冲试验

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冲击地压是指在集中应力作用下，煤岩体内集聚的弹性应变能在一定条件下突然释放，使煤岩体发生急剧破坏并向采掘空间抛出的一种动力现象。根据冲击地压的大量实例说明，冲击地压是煤岩突然破坏而产生的现象。煤炭部门习惯上所指的是，在采动影响下，煤岩突然破坏围岩发生震动抛出的现象。是顶板、煤岩、底板相互作用所致。顶板参与冲击地压的特点是震级大、破坏力大，对煤矿生产与安全构成严重威胁。我国煤矿发生冲击地压的条件极为复杂，形成冲击地压的强度、频度、灾害程度等差别很大，故在形成机理的理论认知方面亦不断发展，主要可归结为强度理论、能量理论、刚度理论、冲击倾向理论与冲击地压失稳理论等。

6.1.2.1 强度理论判据

根据冲击地压发生的实际情况观测，直观经验地认为，冲击地压是与煤层突然破裂有关的现象，是应力达到煤岩的极限强度所发生的突然破坏，并以此作为判别冲击地压发生与否的准则。事实上，采煤工作面，掘进工作面的周边应力，经常处于煤岩体极限强度后的变形状态，而发生冲击地压的只是极少数，说明其为影响因素，但不属主控因素，仅以煤岩强度理论作判据是不充分的。

6.1.2.2 能量理论判据

20世纪60年代中期，库克等人总结了南非15年来冲击地压研究与防治的经验基础上，提出能量理论。提出矿体围岩系统的力学平衡状态破坏时，若其释放能量大于消耗的能量时，则发生冲击地压。考虑到围岩、矿体相互作用对冲击地压产生的影响。从能量守恒定律出发，以解析式表达能量平衡方程，解释冲击地压的能源问题。目前比较完善的能量判据公式是布霍依诺、布格尔特和里波温所提出，即

反应力应变岩石力学在工程中应用

式中:WR为围岩所释放的能量α为围岩能量释放有效系数WE为煤岩所释放的能量λ为煤岩能量释放的有效系数Wd为煤岩破坏时消耗于煤岩与围岩交界处所受阻力应于克服的能量。大于1则产生矿山冲击。

从宏观地质背景与态势特征，厘清区内应力情况与二次应力场展布特性，正确率定WR与Wd值，考虑空间效应，可作出较好贡献。

6.1.2.3 刚度理论

刚度理论渊源于刚性压力机，将矿柱与围岩的关系比拟为试样与试验机的关系。将煤岩试样在极限强度后所发生突然破坏的刚度条件作为矿柱发生冲击地压的条件。20世纪70年代，布莱克将此理论完善化，用于分析美国加利纳矿的冲击地压问题，将矿体与围岩视为刚度不同的两个介质，认为矿柱刚度大于围岩刚度是发生冲击地压的必要条件。我国有的科研人员，根据刚性试验机原理，提出刚度冲击性指标KCF=Km/│KS│<1时有矿山冲击地压危险。判别式中，Km是极限强度前的刚度为正向增加的正值，KS是超过极限以后的负向衰减值，是负值。在卸荷条件、应力应变曲线在峰值后的应力降至一定量值时，会产生冲击地压。但这仅是点的刚度进行比较，未考虑点邻域的有关状态，故只能作为必要条件，还缺乏作为判断的充分条件。

6.1.2.4 冲击倾向度

冲击地压的介质都具有一些特殊的物理力学性质，因而可以用一种或一组指标来衡量煤岩介质产生冲击或破坏的潜在能力。冲击倾向度由许多参数量度，主要有弹性变形能指数、脆性指数、脆性破坏系数、有效冲击能指数、极限能量比、极限刚度比、破坏速度指数、应力应变时间特性指数，最大塑性变形速度等。用这些参数将不同煤层的煤进行比较判别，就能事先大致估计煤层发生冲击地压的危险程度。产生冲击地压的冲击倾向条件是:煤体的实际冲击倾向度大于所规定的极限值。这种理论在波兰煤矿部门很盛行。仅依靠对煤岩的物理力学性来判定能否发生冲击性地压是不完善的，难获预期效果，因地质背景的态势特征与开采条件具很大影响。以不同观点建立的判据准则加以简单组合，无共同物理基础，缺乏内在联系。

6.1.2.5 冲击地压失稳理论

煤层开采前，煤层及顶底岩层处于平衡状态，开采打破了原有平衡建立新的平衡，如状态过渡是连续平衡的，属稳定状态，不会产生冲击地压，当影响从平衡状态突然跃进变为新的平衡状态时，有可能产生冲击地压。如跃变为新的平衡状态时势能较大，成为非稳定时，微小扰动将使系统平衡状态产生突然跃变，发生冲击地压。用势能原理判别系统平衡状态稳定性情况，是判别冲击地压发生的必要条件，以能量准则判别动力过程稳定性情况，是冲击地压发生的充分条件。失稳理论形式上与组合理论相似，包含了所有理论，具有共同物理基础的合理部分，如在动力过程的失稳判据，就是能量理论所提出的判据，但作了限定性补充，提出只有当系统平衡状态是非稳定时，外界微小扰动才会发生动力失稳过程。

冲击地压与所处地质背景及态势特征密切关联，与其所处应力状态是首要的关键因素，而应力状态，决定于顶板的情况，决定于顶板岩层的刚度和顶板的抗弯挠度特性，近期已有学者注意与进行顶板大面积来压机理研究，发生冲击地压与顶板性质的关系。从全国冲击地压发生事例的调查结果表明，围岩性质是影响煤层冲击的主要因素。这是对煤层冲击地压形成机理的重大突破，使矿体开采中预测预防提出了正确的指导方向，亦为治理提出了良好对策。

1、应力场

人工冻土单轴试验机的研制。用于测定满足煤炭部MT/T593《人工冻土单轴抗压强度试验方法》《人工冻土单轴蠕变试验方法》

2、温度--应力场

微机控制冻土三轴试验机用于测定冻土在温度—应力场耦合下冻土剪切强度及竖向及径向变形。可完成人工冻土单轴剪切压缩试验，单轴蠕变试验，松弛试验，测控

冻土自然冻胀量及受约束条件下的冻胀量。满足煤炭部MT/T593《人工冻土三轴剪切强度试验方法》《人工冻土三轴蠕变试验方法》。

3、温度--应力--水分场

微机控制冻土冻融压缩试验机的研制。在满足煤炭部MT/T593《土壤冻胀试验方法》的基础上，从自然冻胀量及冻胀力测量的基础上，延伸到竖向受载情况下的冻胀量及冻胀力的测量，同时扩张到冻结管模型在应力--温度-水分等多场耦合条件下的综合性能测试。

4、温度--应力--水分--化学场

冻土真三轴试验机的研制。以冻土为研究对象，在复杂的工况下，使其满足在应力-温度-水分-化学场多场耦合条件下的综合性能测试成为当前的热题。从土工类真三轴试验机到岩石真三轴试验机的研制，再次升级拓展到冻土真三轴试验机。