[發明專利]考慮動力影響的煤與瓦斯突出模擬實驗裝置及其試驗方法

有效

• 申請號: 201310425633.2
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103454386A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 王剛;吳學震;蔣宇靜;王春光
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種考慮動力影響的煤與瓦斯突出模擬實驗裝置，其特征在于包括密封加載盒、煤樣試件、柔性加載系統、沖擊加載系統和瓦斯供應系統；

所述的密封加載盒，包括梯形板、側擋板、加載墊塊和上蓋板；上述各裝置接觸部位設置橡膠墊；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；側擋板包括第一側擋板和第二側擋板，分別固定在梯形板的前后兩側；加載墊塊上半部分為圓柱體結構，下半部分為圓弧形鋼板，鋼板下表面設有縱橫交叉的導氣槽，下表面還設有一層鋼絲網；加載墊塊側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構由圓形孔通過，圓形孔表面設有橡膠密封墊，上蓋板的一側還預留瓦斯注入孔；

所述煤樣試件，上下表面為同軸圓弧面，左右側面的延伸線通過上述圓弧面的軸線，前后側面垂直于水平面，四個側面均涂有704硅橡膠；

所述的柔性加載系統，包括底座、加載油缸、液壓泵站、反力板、反力鋼絞線和支撐導軌；加載油缸共有兩個；反力板左右兩側分別設有多個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；支撐導軌固定在底座上；

所述的沖擊加載系統，包括立柱、橫梁、沖擊重塊、提升裝置、導向裝置；立柱固定在柔性加載系統的底座上，沖擊重塊的重量和高度均可調節，提升裝置固定在橫梁上，導向裝置表面標有刻度；

所述的瓦斯供應系統，包括瓦斯供應罐、第一高壓管、第一閥門、氣體壓力泵、第二高壓管、第二閥門、壓力表、流量計；瓦斯供應罐和氣體壓力泵通過第一高壓管連接，并在第一高壓管上設有第一閥門；氣體壓力泵和圓柱體結構上的瓦斯注入孔通過第二高壓管相連，并在第二高壓管上設有第二閥門、壓力表和流量計；真空泵用于在實驗過程中對煤樣試件抽真空。

2.根據權利要求1所述的一種考慮動力影響的煤與瓦斯突出模擬實驗裝置，其特征在于包括測量控制系統；所述的測量控制系統，主要包括計算機、主控箱、數據采集儀、CCD相機；計算機通過USB接口與主控箱相連，主控箱通過導線與數據采集儀、液壓泵站、氣體壓力泵相連，數據采集儀通過導線壓力表、流量計相連；CCD相機用于記錄煤與瓦斯突出的過程。

3.根據權利要求1所述的一種考慮動力影響的煤與瓦斯突出模擬實驗裝置，其特征在于包括防護裝置。

4.如權利要求1-3任一所述的深埋圓形隧洞沖擊地壓模擬試驗系統的實驗方法，其特征在于：

第一步：制作煤樣試件，將其裝入密封加載盒，將密封加載盒安裝就位；通過柔性加載系統對煤樣試件加載，保持一定時間后卸載，然后再次加載，經過多個循環之后，加載使煤巖體達到要求的應力狀態；在這個過程中，煤巖體發生一定程度的破碎，目的在于模擬采掘活動對煤巖體的影響；

第二步：將瓦斯供應系統，連接到密封加載盒上側的瓦斯注入孔，啟動氣體壓力泵，調整瓦斯壓力腔內的瓦斯壓力至某一恒定值，并保持一定時間，使煤巖體充分吸附瓦斯，期間應加強室內通風，防止瓦斯積聚；

第三步：調整沖擊重塊的高度和重量，釋放沖擊重塊，對密封加載盒的加載墊塊進行沖擊；

第四步：提起沖擊重塊，停止瓦斯供應，卸去柔性加載系統的荷載，打開密封加載盒，取出煤樣試件，記錄分析其破壞情況。