(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210445132.X (22)申请日 2022.04.26 (71)申请人 安徽理工大 学 地址 232001 安徽省淮南市泰丰大街168号 申请人 合肥综合 性国家科 学中心能源研究 院 （安徽省能源实验室） (72)发明人 张通　杨鑫　袁亮　刘泽功　 毛钧林　唐明　李燕芳　朱敏　 (74)专利代理 机构 北京天奇智新知识产权代理 有限公司 1 1340 专利代理师 赵昊 (51)Int.Cl. G01N 3/12(2006.01) G01N 15/08(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种NMR原位超高动静协同加载试验装置及 应用方法 (57)摘要 本发明提供一种NMR原位超高动静协同加载 试验装置， 通过动载机构、 静载机构及三轴机构 紧密配合， 在外接机构控制与监控机构监测下， 模拟地下资源开发引发的动静载及渗流灾害， 原 位还原试验样品动静载环境， 在 线捕获多源多参 量致灾信息， 其中动载机构和静载机构相结合的 方式精准模拟原位地下矿层开采引发动静载灾 害， 再通过三轴机构和监测机构运行可以实现各 向异性高应力和超高动载下的岩体孔裂隙扩展 研究测试， 还能通过外接机构实施全自动化操作 和全过程数据监测， 使获得的试验结果更加精 确， 为实际工程应用提供参 考。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 114965074 A 2022.08.30 CN 114965074 A 1.一种NMR原位超高动静协同加载试验装置， 其特征在于， 包括静载机构、 动载机构、 三 轴机构和监控机构， 所述三轴机构中， 方形加载室内部为围压腔， 传导块置于所述围压腔 内， 动载机构的动载轴、 静载机构的静载轴分别穿过加载室的侧壁后与传导块连接， 在加载 室周向设置有围压孔， 在加载室上还设置有渗流孔用于 向试块提供流体； 静载机构通过静 载加载体内置于动载轴的内腔； 所述监控机构 中， 六块功 能板将包覆有密封圈的方形试块 围合， 功能板上设置有位移应力器、 NMR感知线圈和温控电阻丝 。 2.根据权利要求1所述的试验装置， 其特征在于： 在功能板临接处设置凹槽， 凹槽内设 置感知滑块， 所述感知滑块通过位移应力器与 功能板连接； 相 邻的功能板 之间设置交接柱， 在功能板内部 设置NMR感知线圈、 温控电阻丝， 在交接柱上设置转接片， 各功能板上的NMR感 知线圈相互间通过插转槽、 转接片连接 。 3.根据权利要求1或2所述的试验装置， 其特征在于： 还包括用于控制该试验装置以及 记录试验数据外接机构， 外接机构还设置有围压泵和 渗流泵， 围压泵通过围压管与围压孔 连接， 渗流泵通过渗 流管、 渗流孔与试块连接 。 4.根据权利要求1或2所述的试验装置， 其特征在于： 所述动载机构中， 在动载加载体 内 部设置弹射磁轨， 弹射磁轨上自外而内依次设置电磁发射器、 力传导堵头、 蓄能室， 蓄能室 通过传压阀与动载发生室连接， 动载发生室与动载轴连接 。 5.根据权利要求4所述的试验装置， 其特征在于： 所述静载机构中， 在 静载加载体 内， 自 外而内依次连接有磁力加载器、 蓄压室、 传导阀、 静载发生室、 静载轴。 6.根据权利要求5所述的试验装置， 其特征在于： 在加载室周向侧壁设置有连接板， 动 载加载体通过连接螺栓固定于连接板上， 动载轴及其内部的静载机构位于连接板内； 所述 静载加载体通过紧固螺钉固定于加载室周向侧 壁； 所述动载机构、 静载机构设置在加载室 的侧壁上。 7.权利要求1 ‑6任意一项所述的NMR原位超高动静协同加载试验装置的应用方法， 包括 如下步骤： a、 加工方形试块并用密封圈密封， 将功能板与交接柱固于试块周边并放置于围 压腔内； b、 确定试验参数， 启动试验设备进行数据采集与 记录； c、 向围压腔内注入液压油至 指定围压； d、 通过静载机构施加静载压力； e、 通过动载机构施加 动载压力； f、 向试块内泵送 气体和/或液体进 行渗流试验， 温控电阻丝加热试块至指定温度； g、 循环c ‑f过程， 实现原位 工程环境模拟及试块多源多参 量在线监控分析。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114965074 A 2一种NMR原位超高动静协同加载试验装 置及应用方 法 技术领域 [0001]本发明涉及煤岩试样加载试验装置领域， 具体为一种NMR原位超高动静协同加载 试验装置及应用方法。 背景技术 [0002]我国煤及共伴生资源赋存丰富， 支撑国民经济稳定高质量发展， 但是地下资源开 发也面临诸多科技难题， 其中因矿层开采引发的动静载荷致灾最为严重， 因此积极开展矿 层开采引发动静载荷致灾科学研究势在必行。 矿层动静载致灾具有发生突然和破坏剧烈的 特征， 但从原岩应力状态演化至最终灾害发生具有诸多影响因素， 目前三轴设备或者霍普 金森杆等研究动载装备较为单一， 仅能单纯模拟出静载或动载条件， 复合动静载荷加载仍 有待进一步完善， 同时试样破坏过程的实时监控水平仍有待提升。 基于上述情况， 迫切需要 一种NMR(核磁共振)原位超高动静协同加载试验装置， 达到对原位矿层开采扰动地层动静 灾害的精准模拟， 探索致 灾因素间耦合关系， 服 务实际工程需求。 发明内容 [0003]针对现有技术中上述的不足， 本发明提供一种NMR原位超高动静协同加载试验装 置， 通过动载机构、 静载机构及三轴机构紧密配合， 在外接机构控制与监控机构监测下， 模 拟地下资源开发引发的动静载及渗流灾害， 原位还原试验样品动静载环境， 在线捕获多源 多参量致灾信息， 其中动载机构和静载机构相结合的方式精准模拟原位地下矿层开采引发 动静载灾害， 再通过三轴机构和监测机构运行可以实现各向异 性高应力和超高动载下的岩 体孔裂隙扩展研究测试， 还能通过外接机构实施全自动化操作和全过程数据监测， 使获得 的试验结果更加精确， 为 实际工程应用提供参考。 为 实现上述目的， 本发明采用如下技术方 案： [0004]一种NMR原位超高动静协同加载试验装置， 包括静载机构、 动载机构、 三轴机构和 监控机构， 所述三轴机构中， 方形加载室内部为围压腔， 传导块置于所述围压腔内， 动载机 构的动载轴、 静载机构的静载轴分别穿过加载室的侧 壁后与传导块连接， 在加载室周向设 置有围压孔， 在加载室上还设置有渗流孔用于 向试块提供流体； 静载机构通过静载加载体 内置于动载轴的内腔； 所述监控机构中， 六块功能板将包覆有密封圈的方形试块围合， 功能 板上设置有位移应力器、 NMR感知线圈和温控电阻丝 。 [0005]进一步的， 在功能板临接处设置凹槽， 凹槽内设置感知滑块， 所述感知滑块通过位 移应力器与功能板连接； 相邻的功能板之间设置交接柱， 在功能板内部设置NMR感知线圈、 温控电阻丝， 在交接柱上设置转接片， 各功能板上的NMR感知线圈相互间通过插转槽、 转接 片连接。 [0006]进一步的， 还包括用于控制 该试验装置以及记录试验数据外接机构， 外接机构还 设置有围压泵和渗流泵， 围压泵通过围压管与围压孔连接， 渗流泵通过渗流管、 渗流孔与试 块连接。说　明　书 1/4 页 3 CN 114965074 A 3