[發(fā)明專(zhuān)利]巷道揭露時(shí)煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310425615.4
• 申請(qǐng)日: 2013-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103454385A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣宇靜;吳學(xué)震;王剛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種巷道揭露時(shí)煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括密封加載盒、煤樣試件、柔性加載系統(tǒng)和瓦斯供應(yīng)系統(tǒng)；

所述的密封加載盒，包括梯形板、側(cè)擋板、加載墊塊、上蓋板和下?lián)醢澹簧鲜龈餮b置接觸部位設(shè)置墊橡膠墊；梯形板包括第一梯形板和第二梯形板，其斜面的傾角與煤樣試件斜面傾角相匹配；側(cè)擋板包括第一側(cè)擋板和第二側(cè)擋板，分別固定在梯形板的前后兩側(cè)，其內(nèi)表面分別與煤樣試件的前后表面接觸，第一側(cè)擋板下側(cè)預(yù)留弧形孔；加載墊塊上半部分為圓柱體結(jié)構(gòu)，下半部分為圓弧形鋼板，鋼板下表面設(shè)有縱橫交叉的導(dǎo)氣槽，下表面還設(shè)有一層鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)與煤樣試件上表面接觸；加載墊塊側(cè)面和梯形板斜面間留有空隙；上蓋板中間留有圓形孔，加載墊塊的圓柱體結(jié)構(gòu)由圓形孔通過(guò)，圓形孔表面設(shè)有橡膠密封墊，與圓柱體結(jié)構(gòu)緊密接觸，上蓋板的一側(cè)還預(yù)留瓦斯注入孔；下?lián)醢灏惭b在煤樣試件的下側(cè)，其左右兩側(cè)面與梯形板接觸，后側(cè)面與第二側(cè)擋板接觸，前側(cè)穿過(guò)第一側(cè)擋板預(yù)留的弧形孔；在密封加載盒內(nèi)壁涂有潤(rùn)滑材料以減小其與煤樣試件之間的摩擦力；

所述煤樣試件，上下表面為同軸圓弧面，左右側(cè)面的延伸線通過(guò)上述圓弧面的軸線，前后側(cè)面垂直于水平面，四個(gè)側(cè)面均涂有704硅橡膠并與密封加載盒緊密接觸；

所述的柔性加載系統(tǒng)，包括底座、加載油缸、油源、反力板、反力鋼絞線和支撐導(dǎo)軌；加載油缸共有兩個(gè)，用于施加靜載荷；反力板左右兩側(cè)分別設(shè)有多個(gè)用于連接反力鋼絞線的通孔；反力鋼絞線有多條，其中任意一條的一端固定在底座上，另一端固定在反力板上，通過(guò)調(diào)整鋼絞線的數(shù)目和/或直徑來(lái)調(diào)整柔性加載系統(tǒng)的剛度；支撐導(dǎo)軌固定在底座上；

所述的瓦斯供應(yīng)系統(tǒng)，包括瓦斯供應(yīng)罐、第一高壓管、第一閥門(mén)、氣體壓力泵、第二高壓管、第二閥門(mén)、壓力表、流量計(jì)；瓦斯供應(yīng)罐和氣體壓力泵通過(guò)第一高壓管連接，并在第一高壓管上設(shè)有第一閥門(mén)；氣體壓力泵和圓柱體結(jié)構(gòu)上的瓦斯注入孔通過(guò)第二高壓管相連，并在第二高壓管上設(shè)有第二閥門(mén)、壓力表和流量計(jì)；真空泵用于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)試件抽真空。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巷道揭露時(shí)煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括測(cè)量控制系統(tǒng)，主要包括計(jì)算機(jī)、主控箱、數(shù)據(jù)采集儀、CCD相機(jī)；計(jì)算機(jī)通過(guò)USB接口與主控箱相連，主控箱通過(guò)導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集儀、豎向加載裝置、氣體壓力泵相連，數(shù)據(jù)采集儀通過(guò)導(dǎo)線壓力表、流量計(jì)相連；CCD相機(jī)用于記錄煤與瓦斯突出的過(guò)程。

3.如權(quán)利要求1-2任一所述的巷道揭露時(shí)煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：

第一步：制作煤樣試件，將其裝入密封加載盒中，將密封加載盒安裝就位；通過(guò)柔性加載系統(tǒng)對(duì)試件加載，保持一定時(shí)間后卸載，然后再次加載，經(jīng)過(guò)多個(gè)循環(huán)之后，加載使煤巖體達(dá)到要求的應(yīng)力狀態(tài)；在這個(gè)過(guò)程中，煤巖體發(fā)生一定程度的破碎，目的在于模擬采掘活動(dòng)對(duì)煤巖體的影響；

第二步：將瓦斯供應(yīng)系統(tǒng)，連接到密封加載盒上側(cè)的瓦斯注入孔，啟動(dòng)氣體壓力泵，調(diào)整瓦斯壓力腔內(nèi)的瓦斯壓力至某一恒定值，并保持一定時(shí)間，使煤巖體充分吸附瓦斯，期間應(yīng)加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)，防止瓦斯積聚；

第三步：通過(guò)機(jī)械裝置將密封加載盒的下?lián)醢鍙牡谝粋?cè)擋板預(yù)留的弧形孔中迅速抽出，在圍巖壓力和瓦斯壓力的綜合作用下煤樣試件破碎并從密封加載盒的下側(cè)突出，通過(guò)CCD相機(jī)記錄煤巖體突出過(guò)程；

第四步：停止瓦斯供應(yīng)，卸去柔性加載系統(tǒng)的荷載，打開(kāi)密封加載盒，取出試件，記錄分析試件的破壞情況。