技术特征：
1.一种煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，包括：力学加载装置(1)、钻孔装置、外部监测装置(27)，所述力学加载装置的测试平台上设置有刚性垫块(2)，所述刚性垫块(2)与钻孔装置固定相连，所述钻孔装置钻头垂直于力学加载装置的应力加载方向，所述钻头的高度和水平位置可调，钻头可前后移动；所述外部监测装置(27)位于钻孔装置一侧，实时采集钻孔处应变场演化特征。2.如权利要求1所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述钻孔装置包括钻孔机(4)、纵向齿轮齿条传动机构(28)、横向齿轮齿条传动机构(29)和竖向齿轮齿条传动机构(30)；所述的横向齿轮齿条传动机构(29)的齿轮套(26)外边固定设置有竖向齿轮齿条传动机构(30)，所述竖向齿轮齿条传动机构(30)的齿轮套(9)前端与所述钻孔机(4)相连，所述横向齿轮齿条传动机构(29)的两端分别与纵向齿轮齿条传动机构(28)的齿轮相连。3.如权利要求1所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述纵向齿轮齿条传动机构(28)包括两条平行设置的齿条，每条齿条(5)与齿轮啮合，所述齿轮的轴承与伺服电机(7)相连，所述齿轮外侧设置有齿轮套(25)，所述齿条的两端设置有限位块(6)。4.如权利要求1所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述横向齿轮齿条传动机构(29)和竖向齿轮齿条传动机构(30)分别由齿条(13、8)、齿轮、手动把手(31、32)、齿轮套(9、26)组成；所述齿条(13、8)与齿轮啮合，齿轮的轴与手动把手(31、32)相连，所述齿轮设置在齿轮套(9、26)内。5.如权利要求1所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述刚性垫块(2)通过承载架与纵向齿轮齿条传动机构(28)相连。6.如权利要求5所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述承载架包括钢板(3)和竖向可收缩支架(10)；所述钢板(3)的一端与刚性垫块(2)的外侧相连，所述钢板(3)还与齿条(5)相连，所述钢板(3)的另一端与竖向可收缩支架(10)相连。7.如权利要求6所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述竖向可收缩支架(10)含有三级伸缩管，且二级和三级缩管上设置有定位孔(12)。8.如权利要求5所述的煤层钻孔卸压室内模拟试验系统，其特征在于，所述限位块(6)的底部设有一个长方形卡槽(15)，分别与承载架前端钢板(3)以及竖向可伸缩支架(10)的连接。9.一种煤层钻孔卸压室内模拟试验方法，其特征在于，包括：在待测的类煤岩试样表面制作散斑；将待测的类煤岩试样布设在实施例1-8任一项所述的系统上，采用外部监测装置进行全程观测；对所述试样施加水平的轴向荷载，维持轴向荷载，根据实验要求对类煤岩试样实施钻孔；钻孔完成后，退出钻具；给试验机设定位移上限值，对试样继续加载，直至试样破坏；收集试验数据，进行钻孔卸压效果评价。10.权利要求1-8任一项所述的系统在煤炭资源开采中的应用。
技术总结
本发明属于岩土工程室内试验领域，涉及一种煤层钻孔卸压室内模拟试验系统与方法，包括力学加载装置、钻孔装置、外部监测装置。力学加载装置为室内力学试验机。钻孔装置由刚性垫块、承载架、钻孔机、齿轮齿条传动机构等组成。外部监测装置为DIC高速摄像系统。试验方法，包括：(1)原煤试样制取及单轴抗压强度测定；(2)类煤岩材料试样制备及强度标定；(3)布置试验系统(4)对试样预先施加不同水平的轴向荷载；(4)维持轴向荷载，并实施钻孔；(5)试验机继续加载直至试样破坏；(6)试验数据整理；(7)钻孔卸压效果评价。本发明可用于深部围岩钻孔卸压机理、钻孔参数优化设计、卸压效果评价，以及钻孔卸压时机等问题的试验研究。孔卸压时机等问题的试验研究。孔卸压时机等问题的试验研究。
技术研发人员：赵武胜 秦长坤 陈卫忠 钟坤 高厚
受保护的技术使用者：中国科学院武汉岩土力学研究所
技术研发日：2022.04.25
技术公布日：2022/7/25