不同流体压裂作用下煤体冲击倾向性测定试验装置

技术领域

本发明涉及煤炭地下开采冲击地压预警及防治工程技术领域，具体而言，涉及一种不同流体压裂作用下煤体冲击倾向性测定试验装置。

背景技术

目前，世界对于煤炭资源的需求量长期处于高位状态，同时随着采煤设备、工艺、管理水平等方面的稳步提升，浅部埋藏、地质条件良好的煤炭资源储量呈逐年递减状态，因此常规煤炭资源的开采将朝着地下深部迈进。

深部地下环境与浅部相比呈现出“高地应力、高地温、高渗透压、强烈开采扰动”的围岩地质特征，而冲击地压是深部煤炭开采所引发的围岩动力灾害最为严重的显现形式之一；冲击地压是积累的变形能由于高强度采掘活动所导致的突然释放而产生的巷道或采场周围煤岩体急剧、猛烈的动力破坏现象；一般通过冲击倾向性指标来判断冲击地压的破坏强度及发生概率。

现阶段流体致裂技术是控制地下煤炭开采诱发冲击地压的有效手段之一，该技术通过水力压裂、二氧化碳压裂、氮气压裂等方法对围岩进行预裂，达到在一定程度上卸载围岩压力进而降低冲击地压灾害的目的；因此，深入研究不同流体压裂后煤体的冲击倾向性对于地下煤体开采过程中冲击地压防治机制具有重要意义。

目前，国内外各个专家对于不同流体压裂后煤体冲击倾向性的研究并不多，其中最难以解决的问题便是如何实现在深部环境(即地下深部环境)中不同流体压裂作用下如何实施煤体冲击倾向性指标测定试验，因此，设计一种能够实现不同流体压裂作用下煤体冲击倾向性指标测定的试验装置是探明经过不同流体压裂后煤矿地下开采冲击地压防治机理的基础。

目前，涉及煤体冲击倾向性指标测定试验装置的中国发明专利主要有：中国矿业大学(北京)的“一种便携式煤岩冲击倾向性测试装置及方法(CN114112740A)”；天地科技股份有限公司的“煤层冲击地压危险性超前钻测的预评价装置及方法(CN111287654A)”；辽宁大学的“一体化防治煤矿复合动力灾害的实验装置及方法(CN110017164A)”；安徽理工大学的“一种组合煤岩冲击倾向性试验模拟装置及方法(CN107655762A)”等。然而，上述的煤体冲击倾向性指标测定试验装置存在以下突出缺陷：1、现有的试验装置无法实现模拟地下深部环境条件；2.、现有的试验装置无法实施不同流体压裂作用后的煤体冲击倾向性测定试验；3、现有的试验装置无法实现高温高压环境及流体压裂过程中煤试件冲击倾向性参数的精准测试；4、现有的试验装置不能对不同尺寸的煤体试样开展冲击倾向性指标测定等。

发明内容

本发明提供了一种不同流体压裂作用下煤体冲击倾向性测定试验装置，以至少解决现有技术中的煤体冲击倾向性测定试验装置不能模拟地下深部环境条件及多种流体对煤体作用的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种不同流体压裂作用下煤体冲击倾向性测定试验装置，包括：压力釜系统、深部环境模拟系统、轴向加载渗流系统、流体注入系统、温度控制系统、试件变形监测系统与处理系统；其中，压力釜系统内部具有三轴压力腔，三轴压力腔用于放置含压裂孔的圆柱形的煤试件；深部环境模拟系统向三轴压力腔内注入液压油，以使煤试件处于设定压力的环境下；轴向加载渗流系统的一部分穿入三轴压力腔内，对煤试件施加轴向载荷；流体注入系统内具有多种流体，以选择性地向轴向加载渗流系统内输入至少一种流体，流体通过轴向加载渗流系统对煤试件进行渗流；温度控制系统至少用于调整三轴压力腔内的温度，试件变形监测系统用于监测煤试件的变形量，处理系统与轴向加载渗流系统、流体注入系统、温度控制系统、深部环境模拟系统、试件变形监测系统均电连接，以进行控制和数据处理。

进一步地，深部环境模拟系统包括：液压油缸、液压油吸入管线、高应力围压泵、液压油输出管线和液压油输入管路；其中，液压油缸用于储存液压油，液压油缸通过液压油吸入管线与高应力围压泵的入口连接，高应力围压泵将液压油以设定压力输出，高应力围压泵的出口通过液压油输出管线与液压油输入管路的入口连通，液压油输入管路的至少一部分位于压力釜系统内，且液压油输入管路的出口与三轴压力腔连通，以使得设定压力的液压油进入三轴压力腔内。

进一步地，深部环境模拟系统还包括：空气压缩机、空气输出管线、输入侧三通阀、液压油输出管路和液压油回收缸；输入侧三通阀分别与液压油输出管线、液压油输入管路和空气输出管线连接；空气压缩机通过空气输出管线与输入侧三通阀连通；液压油输出管路的入口与三轴压力腔连通，液压油输出管路的出口与液压油回收缸连通，液压油回收缸用于储存液压油；其中，在需要回收液压油的情况下，通过输入侧三通阀的切换，使得空气输出管线与液压油输入管路连通，且液压油输出管线与液压油输入管路断开，空气压缩机输出空气，推动液压油输入管路和三轴压力腔内的液压油经过液压油输出管路进入液压油回收缸内。

进一步地，轴向加载渗流系统包括：电液伺服控制加载系统、轴向位移测试仪、传力渗流组件、钢制法兰盘，钢制法兰盘固定在压力釜系统的上部，传力渗流组件穿过钢制法兰盘，传力渗流组件的下端对煤试件施加载荷，电液伺服控制加载系统对传力渗流组件的上端施加载荷，轴向位移测试仪用于测试传力渗流组件的轴向位移。

进一步地，传力渗流组件包括从上到下依次连接的钢制加载杆、上部渗流压头、多孔渗流板，钢制加载杆穿过钢制法兰盘，多孔渗流板的下部平面对煤试件施加轴向载荷，轴向位移测试仪和钢制加载杆位于三轴压力腔外的一端连接；轴向加载渗流系统还包括依次连接的下部压头压裂件和下部压头固定件，下部压头压裂件的上部与煤试件抵接，下部压头固定件与压力釜系统固定连接；其中，上部渗流压头、多孔渗流板、下部压头压裂件和下部压头固定件均位于三轴压力腔内；煤试件通过下部压头压裂件与流体注入系统连通，流体从下部压头压裂件渗流进入煤试件的下部，并从煤试件的上部依次经过多孔渗流板和上部渗流压头流出。

进一步地，煤试件、钢制加载杆、上部渗流压头、多孔渗流板、下部压头压裂件及下部压头固定件的中轴线共线或平行；下部压头压裂件可拆卸地设置在下部压头固定件上；轴向加载渗流系统还包括耐腐蚀热缩套管，煤试件设置在耐腐蚀热缩套管内；耐腐蚀热缩套管一端与上部渗流压头、多孔渗流板配合，耐腐蚀热缩套管另一端与下部压头压裂件、下部压头固定件配合，共同密封煤试件，以使煤试件与液压油间隔。

进一步地，压力釜系统包括三轴压力釜、压力釜钢制底座和试验平台钢制底座，三轴压力釜通过紧固件固定在压力釜钢制底座上，试验平台钢制底座固定在压力釜钢制底座上且位于三轴压力釜内的三轴压力腔内，试验平台钢制底座用于承载煤试件。

进一步地，压力釜系统还包括轴向密封胶圈和围向密封橡胶套，轴向密封胶圈位于三轴压力釜内，轴向加载渗流系统的一部分穿过轴向密封胶圈，围向密封橡胶套位于三轴压力釜和压力釜钢制底座之间。

进一步地，流体注入系统包括水箱、氮气瓶、二氧化碳气瓶、流体排出阀、流体源输出管线、流体输入管线和流体输出管线，水箱、氮气瓶、二氧化碳气瓶分别和流体源输出管线连接，流体排出阀用于控制流体源输出管线的开闭，流体源输出管线和流体输入管线连通，流体输入管线位于压力釜系统内并和三轴压力腔连通，流体输出管线位于压力釜系统内并和三轴压力腔连通。

进一步地，流体注入系统还包括气体液化装置、液体输出管线、轴流泵、加压输出管线、流体出口三通阀、流体出口压力传感器和流体回收计量器；流体回收计量器和流体输出管线连通；流体输出管线、气体液化装置、液体输出管线、轴流泵、加压输出管线和流体输入管线依次连接，气体液化装置在运行或停止时均可通过流体，轴流泵输出的流体的压力可调节，加压输出管线和流体输入管线连通，流体回收计量器和流体输出管线通过流体出口三通阀连接，流体出口压力传感器安装在流体出口三通阀上。

进一步地，温度控制系统包括保温套、加热电阻丝、温度传感器和管线加热器，其中，保温套包裹在三轴压力腔的外侧壁上；加热电阻丝设置在三轴压力腔的外侧壁上；温度传感器设置在三轴压力腔的外侧壁上，用于检测三轴压力腔内的温度；管线加热器设置在流体注入系统内的管线上，以加热流体注入系统内的流体。

进一步地，试件变形监测系统包括轴向接头、周向接头、轴向接线、周向接线、周向光纤、轴向光纤；其中，轴向光纤沿轴向粘贴在煤试件上，以测定煤试件轴向变形，轴向光纤通过轴向接线与轴向接头相连，以传输监测数据；周向光纤固定在煤试件的周向，以测定煤试件的周向变形；周向光纤通过周向接线与周向接头相连，以传输监测数据。

应用本发明的技术方案，本发明提供了一种不同流体压裂作用下煤体冲击倾向性测定试验装置，包括：压力釜系统、深部环境模拟系统、轴向加载渗流系统、流体注入系统、温度控制系统、试件变形监测系统与处理系统；其中，压力釜系统内部具有三轴压力腔，三轴压力腔用于放置含压裂孔的圆柱形的煤试件；深部环境模拟系统向三轴压力腔内注入液压油，以使煤试件处于设定压力的环境下；轴向加载渗流系统的一部分穿入三轴压力腔内，对煤试件施加轴向载荷；流体注入系统内具有多种流体，以选择性地向轴向加载渗流系统内输入至少一种流体，流体通过轴向加载渗流系统对煤试件进行渗流；温度控制系统至少用于调整三轴压力腔内的温度，试件变形监测系统用于监测煤试件的变形量，处理系统与轴向加载渗流系统、流体注入系统、温度控制系统、深部环境模拟系统、试件变形监测系统均电连接，以进行控制和数据处理。本发明能够有效模拟在地下深部埋藏高温高压环境中流体压裂作用对煤体冲击倾向性的影响，能够实现不同流体压裂作用后的煤体冲击倾向性指标的测定，能够解决现有试验装置无法实现高温高压环境及不同流体压裂过程中煤试件冲击倾向性指标的精准测定的问题；并且，本发明能够对不同尺寸的煤试件开展不同流体压裂作用后的冲击倾向性指标测定试验。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例提供的不同流体压裂作用下煤体冲击倾向性测定试验装置的具体结构示意图；

图2示出了本发明的实施例提供的不同流体压裂作用下煤体冲击倾向性测定试验装置的部分结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、煤试件；11、三轴压力腔；12、处理系统；13、液压油缸；14、液压油吸入管线；15、高应力围压泵；16、液压油输出管线；17、液压油输入管路；18、空气压缩机；19、空气输出管线；20、输入侧三通阀；21、液压油输出管路；22、液压油回收缸；23、电液伺服控制加载系统；24、轴向位移测试仪；25、钢制法兰盘；26、钢制加载杆；27、上部渗流压头；28、多孔渗流板；29、下部压头压裂件；30、下部压头固定件；31、耐腐蚀热缩套管；32、三轴压力釜；33、压力釜钢制底座；34、试验平台钢制底座；35、轴向密封胶圈；36、围向密封橡胶套；37、水箱；38、氮气瓶；39、二氧化碳气瓶；40、流体排出阀；41、流体源输出管线；42、流体输入管线；43、流体输出管线；44、气体液化装置；45、液体输出管线；46、轴流泵；47、加压输出管线；48、流体出口三通阀；49、流体出口压力传感器；50、流体回收计量器；51、保温套；52、加热电阻丝；53、温度传感器；54、管线加热器；55、轴向接头；56、周向接头；57、轴向接线；58、周向接线；59、周向光纤；60、轴向光纤。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，本发明的实施例提供了一种不同流体压裂作用下煤体冲击倾向性测定试验装置，包括：压力釜系统、深部环境模拟系统、轴向加载渗流系统、流体注入系统、温度控制系统、试件变形监测系统与处理系统12；其中，压力釜系统内部具有三轴压力腔11，三轴压力腔11用于放置含压裂孔的圆柱形的煤试件10；深部环境模拟系统向三轴压力腔11内注入液压油，以使煤试件10处于设定压力的环境下；轴向加载渗流系统的一部分穿入三轴压力腔11内，对煤试件10施加轴向载荷；流体注入系统内具有多种流体，以选择性地向轴向加载渗流系统内输入至少一种流体，流体通过轴向加载渗流系统对煤试件10进行渗流；温度控制系统至少用于调整三轴压力腔11内的温度，试件变形监测系统用于监测煤试件10的变形量，处理系统12与轴向加载渗流系统、流体注入系统、温度控制系统、深部环境模拟系统、试件变形监测系统均电连接，以进行控制和数据处理。

本发明能够有效模拟在地下深部埋藏高温高压环境中流体压裂作用对煤体冲击倾向性的影响，能够实现不同流体压裂作用后的煤体冲击倾向性指标的测定，能够解决现有试验装置无法实现高温高压环境及不同流体压裂过程中煤试件10冲击倾向性指标的精准测定的问题；并且，本发明能够对不同尺寸的煤试件10开展不同流体压裂作用后的冲击倾向性指标测定试验。

如图1所示，深部环境模拟系统包括：液压油缸13、液压油吸入管线14、高应力围压泵15、液压油输出管线16和液压油输入管路17；其中，液压油缸13用于储存液压油，液压油缸13通过液压油吸入管线14与高应力围压泵15的入口连接，高应力围压泵15将液压油以设定压力输出，高应力围压泵15的出口通过液压油输出管线16与液压油输入管路17的入口连通，液压油输入管路17的至少一部分位于压力釜系统内，且液压油输入管路17的出口与三轴压力腔11连通，以使得设定压力的液压油进入三轴压力腔11内。这样设置，既保证了深部环境模拟系统的结构简单化，进而有效降低成本，又保证了深部环境模拟系统的工作可靠性，为本发明进行地下深部埋藏高压环境的模拟提供结构支持，使得本发明能够有效模拟在地下深部埋藏高压环境中流体压裂作用对煤体冲击倾向性的影响。

如图1所示，深部环境模拟系统还包括：空气压缩机18、空气输出管线19、输入侧三通阀20、液压油输出管路21和液压油回收缸22；输入侧三通阀20分别与液压油输出管线16、液压油输入管路17和空气输出管线19连接；空气压缩机18通过空气输出管线19与输入侧三通阀20连通；液压油输出管路21的入口与三轴压力腔11连通，液压油输出管路21的出口与液压油回收缸22连通，液压油回收缸22用于储存液压油；其中，在需要回收液压油的情况下，通过输入侧三通阀20的切换，使得空气输出管线19与液压油输入管路17连通，且液压油输出管线16与液压油输入管路17断开，空气压缩机18输出空气，推动液压油输入管路17和三轴压力腔11内的液压油经过液压油输出管路21进入液压油回收缸22内。这样设置，保证了对于液压油的有效回收利用。

如图1所示，轴向加载渗流系统包括：电液伺服控制加载系统23、轴向位移测试仪24、传力渗流组件、钢制法兰盘25，钢制法兰盘25固定在压力釜系统的上部，传力渗流组件穿过钢制法兰盘25，传力渗流组件的下端对煤试件10施加载荷，电液伺服控制加载系统23对传力渗流组件的上端施加载荷，轴向位移测试仪24用于测试传力渗流组件的轴向位移。这样可通过电液伺服控制加载系统23和传力渗流组件的配合对煤试件10施加载荷，从而进行冲击倾向性试验。钢制法兰盘25对传力渗流组件具有导向和限位作用。

在本发明的一个具体实施例中，圆柱形的煤试件10中部包含预先加工出的压裂孔，电液伺服控制加载系统23和传力渗流组件配合来对煤试件10施加轴向循环载荷，以进一步模拟实际载荷环境。

如图1所示，传力渗流组件包括从上到下依次连接的钢制加载杆26、上部渗流压头27、多孔渗流板28，钢制加载杆26穿过钢制法兰盘25，多孔渗流板28的下部平面对煤试件10施加轴向载荷，轴向位移测试仪24和钢制加载杆26位于三轴压力腔11外的一端连接；轴向加载渗流系统还包括依次连接的下部压头压裂件29和下部压头固定件30，下部压头压裂件29的上部与煤试件10抵接，下部压头固定件30与压力釜系统固定连接；其中，上部渗流压头27、多孔渗流板28、下部压头压裂件29和下部压头固定件30均位于三轴压力腔11内；煤试件10通过下部压头压裂件29与流体注入系统连通，流体从下部压头压裂件29渗流进入煤试件10的下部，并从煤试件10的上部依次经过多孔渗流板28和上部渗流压头27流出。这样设置，既保证了传力渗流组件对于煤试件10在轴向施加作用力，从而保证了试验效果，又保证了传力渗流组件对于煤试件10进行渗流实验的可靠性。

需要说明的是：在本发明的一个具体实施例中，采用环氧树脂胶将下部压头压裂件29中的压裂管与煤试件10中预置的压裂孔相粘接，并且在压裂孔中预留出至少10mm长度的自由压裂段，以实现煤试件10在此位置的自由压裂，以充实实验数据，保证了实验数据的多样性和代表性。

在本发明的另一个具体实施例中，传力渗流组件可以为多组，多组传力渗流组件的尺寸不同，通过更换不同尺寸的传力渗流组件，可对不同尺寸的煤试件10的冲击倾向性开展试验研究，提高了本发明提出的不同流体压裂作用下煤体冲击倾向性测定试验装置的通用性。

如图1所示，煤试件10、钢制加载杆26、上部渗流压头27、多孔渗流板28、下部压头压裂件29及下部压头固定件30的中轴线共线或平行；下部压头压裂件29可拆卸地设置在下部压头固定件30上；轴向加载渗流系统还包括耐腐蚀热缩套管31，煤试件10设置在耐腐蚀热缩套管31内；耐腐蚀热缩套管31一端与上部渗流压头27、多孔渗流板28配合，耐腐蚀热缩套管31另一端与下部压头压裂件29、下部压头固定件30配合，共同密封煤试件10，以使煤试件10与液压油间隔。通过设置下部压头压裂件29可拆卸地设置在下部压头固定件30上，保证了下部压头压裂件29的便捷更换。通过设置耐腐蚀热缩套管31，保证了液压油对于煤试件10的渗流实验不产生消极影响。

需要说明的是：在本发明的一个具体实施例中，含压裂孔的圆柱形煤试件10的直径尺寸范围为50mm-200mm。本发明可通过更换不同尺寸的上部渗流压头27、多孔渗流板28、下部压头压裂件29、下部压头固定件30，实现对直径为50mm-200mm范围内的煤试件10的冲击倾向性开展试验研究。

如图1所示，压力釜系统包括三轴压力釜32、压力釜钢制底座33和试验平台钢制底座34，三轴压力釜32通过紧固件固定在压力釜钢制底座33上，试验平台钢制底座34固定在压力釜钢制底座33上且位于三轴压力釜32内的三轴压力腔11内，试验平台钢制底座34用于承载煤试件10。将三轴压力釜32和压力釜钢制底座33设置为可拆卸结构，便于每次试验时对煤试件10的放置及清理。

如图1所示，压力釜系统还包括轴向密封胶圈35和围向密封橡胶套36，轴向密封胶圈35位于三轴压力釜32内，轴向加载渗流系统的一部分穿过轴向密封胶圈35，围向密封橡胶套36位于三轴压力釜32和压力釜钢制底座33之间。通过轴向密封胶圈35和围向密封橡胶套36可提高三轴压力腔11的密封性，避免了液压油的泄露。

如图1所示，流体注入系统包括水箱37、氮气瓶38、二氧化碳气瓶39、流体排出阀40、流体源输出管线41、流体输入管线42和流体输出管线43，水箱37、氮气瓶38、二氧化碳气瓶39分别和流体源输出管线41连接，流体排出阀40用于控制流体源输出管线41的开闭，流体源输出管线41和流体输入管线42连通，流体输入管线42位于压力釜系统内并和三轴压力腔11连通，流体输出管线43位于压力釜系统内并和三轴压力腔11连通。这样设置，使得本发明可根据试验需要，选择性地通过流体注入系统向三轴压力腔11内注入水、氮气和二氧化碳气中的一种、两种或三种，从而可模拟实际应力环境中不同流体对煤体冲击倾向性的作用影响，提高了试验的精确性。

如图1所示，流体注入系统还包括气体液化装置44、液体输出管线45、轴流泵46、加压输出管线47、流体出口三通阀48、流体出口压力传感器49和流体回收计量器50；流体回收计量器50和流体输出管线43连通；流体输出管线43、气体液化装置44、液体输出管线45、轴流泵46、加压输出管线47和流体输入管线42依次连接，气体液化装置44在运行或停止时均可通过流体，轴流泵46输出的流体的压力可调节，加压输出管线47和流体输入管线42连通，流体回收计量器50和流体输出管线43通过流体出口三通阀48连接，流体出口压力传感器49安装在流体出口三通阀48上。其中，流体出口压力传感器49用于检测压力，轴流泵46用于对流体的流动提供动力并且可调整输出的流体压力，以保证三轴压力腔11的流体压力为试验需要的压力。对于气态的流体，可通过气体液化装置44进行液化，以便于提高流体压力。

如图1所示，温度控制系统包括保温套51、加热电阻丝52、温度传感器53和管线加热器54，其中，保温套51包裹在三轴压力腔11的外侧壁上；加热电阻丝52设置在三轴压力腔11的外侧壁上；温度传感器53设置在三轴压力腔11的外侧壁上，用于检测三轴压力腔11内的温度；管线加热器54设置在流体注入系统内的管线上，以加热流体注入系统内的流体。保温套51对三轴压力腔11起到保温作用，可以有效减少热量损失。温度传感器53检测三轴压力腔11内的温度，这样可根据温度检测情况对流体进行加热，从而使流体到达试验所需的温度范围。加热电阻丝52可直接对三轴压力腔11内的液压油进行加热；管线加热器54对流体注入系统输入三轴压力腔11之前的流体进行加热。

如图1和图2所示，试件变形监测系统包括轴向接头55、周向接头56、轴向接线57、周向接线58、周向光纤59、轴向光纤60；其中，轴向光纤60沿轴向粘贴在煤试件10上，以测定煤试件10轴向变形，轴向光纤60通过轴向接线57与轴向接头55相连，以传输监测数据；周向光纤59固定在煤试件10的周向，以测定煤试件10的周向变形；周向光纤59通过周向接线58与周向接头56相连，以传输监测数据。这样可通过轴向光纤60检测煤试件10的轴向变形，通过周向光纤59与检测煤试件10的周向变形，其中，轴向光纤60和周向光纤59可根据实际测量需求分别设置为多个，多个轴向光纤60间隔设置在煤试件10上，多个周向光纤59也同样间隔设置在煤试件10上。

在本发明的一个具体实施例中，试件变形监测系统在含压裂孔的圆柱形煤试件10的轴向等距设置三条轴向光纤60，周向等距设置上中下三条周向光纤59，以实现对不同流体压裂作用后煤试件10在轴向和周向变形的精确监测。

现在对本发明提出的不同流体压裂作用下煤体冲击倾向性测定试验装置的具体实验过程进行详细说明，本实施例中以直径为50mm的含压裂孔的圆柱形煤试件10为例，采用本发明来实施液态二氧化碳压裂作用后煤试件10冲击倾向性指标测定试验。其具体试验步骤如下：

步骤一，制备含压裂孔的圆柱形煤试件10，利用金刚砂线数控机床在原始煤体样本中切割出直径为50mm的圆柱形试样，并在该圆柱形试样中截取出高度为100mm的圆柱形煤试件10，再采用直径为3mm金刚钻头沿着煤试件10的中心轴线向内钻入长度为40mm的压裂孔；

步骤二，安装试件变形监测系统，通过透明树脂胶将四条轴向光纤60等距离粘贴在煤试件10的表面，使其与煤试件10的中心轴线保持平行，并通过轴向接线57与轴向接头55相连接；同样，通过透明树脂胶将三条周向光纤59等距粘贴在煤试件10的周向位置，使其与煤试件10的中心轴线保持垂直，并通过周向接线58与周向接头56相连；在正式试验前，通过轴向接头55、周向接头56与外部FBG-8000型分布式光纤解调仪相连，初步测试变形监测系统的线路连通性；

步骤三，采用7102环氧树脂胶将下部压头压裂件29中的压裂管与圆柱形煤试件10中预置的压裂孔相粘接，同时预留出10mm长度的自由压裂段，将下部压头压裂件29与下部压头固定件30装配在一起，同时在煤试件10上端设置上部渗流压头27，通过耐腐蚀热缩套管31将下部压头压裂件29、下部压头固定件30、煤试件10以及上部渗流压头27密封成一体；

步骤四，将下部压头压裂件29、下部压头固定件30、煤试件10及上部渗流压头27组成的整体放置在试验平台钢制底座34上，上端与钢制加载杆26相接触，并使得二者中轴线共线，电液伺服控制加载系统23施加轴向载荷，依次通过钢制加载杆26、上部渗流压头27、多孔渗流板28将载荷传递至煤试件10上；

步骤五，将三轴压力釜32放置在压力釜钢制底座33上，使得钢制加载杆26与上部渗流压头27对齐，并通过钢制固定螺栓将三轴压力釜32和围向密封橡胶套36固定在压力釜钢制底座33上；

步骤六，对煤试件10进行液态二氧化碳压裂，首先开启二氧化碳气瓶39，打开流体排出阀40，通过流体源输出管线41，使得二氧化碳气体注入气体液化装置44中进行液化，液化后的二氧化碳流体经过液体输出管线45进入轴流泵46内，设定轴流泵46为恒流排液模式，使得带压液态二氧化碳流体依次通过加压输出管线47、流体输入管线42注入煤试件10中的自由压裂段进行压裂试验，同时记录轴流泵46中流体实时压力变化，捕捉煤试件10的液态二氧化碳启裂压裂峰值；

步骤七，进行煤试件10压裂后的渗流测试，将轴流泵46设定为恒压排液，液态二氧化碳流体由轴流泵46驱动，依次经过加压输出管线47、流体输入管线42注入煤试件10中，再依次通过多孔渗流板28、上部渗流压头27、流体输出管线43、流体出口三通阀48最终进入流体回收计量器50并计量流体流出速率，其中排出端流体压力通过流体出口压力传感器49测量；

步骤八，压裂后煤试件10的冲击倾向性测定，开启电液伺服控制加载系统23，对钢制加载杆26施加循环载荷，通过上部渗流压头27和多孔渗流板28将循环载荷传递至压裂后的煤试件10上，通过试件变形监测系统测量和记录煤试件10在轴向和周向上的形变；

步骤九，完成试验后，打开空气压缩机18，空气依次通过空气输出管线19、输入侧三通阀20、液压油输入管路17持续冲入三轴压力腔11内，推动液压油输入管路17和三轴压力腔11内的液压油经过液压油输出管路21进入液压油回收缸22内；

步骤十，依次拆卸各个组件，拆除破坏后的煤试件10，整理试验设备；

步骤十一，通过处理系统12分析试验全过程中所得的数据，采用剩余弹性能指数来定量分析液态二氧化碳压裂后煤体的冲击倾向性；至此完成了整个试验过程。

综上所述，本发明提供了一种不同流体压裂作用下煤体冲击倾向性测定试验装置，本发明能够有效模拟在地下深部埋藏高温高压环境中流体压裂作用对煤体冲击倾向性的影响，能够实现不同流体压裂作用后的煤体冲击倾向性指标的测定，能够解决现有试验装置无法实现高温高压环境及不同流体压裂过程中煤试件10冲击倾向性指标的精准测定的问题；并且，本发明能够对不同尺寸的煤试件10开展不同流体压裂作用后的冲击倾向性指标测定试验。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。