[發(fā)明專利]一種煤與瓦斯突出滲透失穩(wěn)試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310491338.7
• 申請(qǐng)日: 2013-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN103529188A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝焰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/22
• 分類號(hào): G01N33/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及煤礦地下開采煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)與防治領(lǐng)域，特別是涉及一種煤與瓦斯突出滲透失穩(wěn)試驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】

煤與瓦斯突出是主要的礦井災(zāi)害之一。

由于煤與瓦斯突出機(jī)理的復(fù)雜性，國內(nèi)外對(duì)煤與瓦斯突出機(jī)理的研究仍在繼續(xù)探索中。煤與瓦斯突出機(jī)理的假說之一“滲透失穩(wěn)機(jī)理假說”，強(qiáng)調(diào)的是煤層瓦斯壓力梯度對(duì)煤層穩(wěn)定性的作用。然而，煤層瓦斯壓力梯度對(duì)煤與瓦斯突出強(qiáng)度的影響如何，需要通過試驗(yàn)來檢驗(yàn)。目前，缺少專門的煤與瓦斯突出滲透失穩(wěn)的試驗(yàn)裝置。

中國專利ZL200810021141.6公開了一種煤層瓦斯動(dòng)力作用模擬系統(tǒng)，包括有注氣系統(tǒng)、裝樣系統(tǒng)、壓實(shí)系統(tǒng)和信息采集系統(tǒng)，裝樣系統(tǒng)，包括有布置多種信息傳感器的高壓缸體，所述高壓缸體一端安裝有卸氣閥門，另一端為密封液壓柱塞；所述液壓柱塞內(nèi)有液壓油腔，液壓柱塞中間有貫穿柱塞的進(jìn)氣管，所述的進(jìn)氣管穿過液壓油腔的端蓋；所述的注氣系統(tǒng)包括高壓氣瓶、調(diào)壓閥、管閥件，向進(jìn)氣管提供瓦斯氣體；所述的壓實(shí)系統(tǒng)包括有液壓泵站，向液壓柱塞內(nèi)的液壓油腔注油，提供油壓；所述裝樣、壓實(shí)、注氣過程的數(shù)據(jù)采集由信息采集系統(tǒng)控制。

中國專利ZL200910103154.2公開了一種煤與瓦斯突出綜合試驗(yàn)裝置，包括煤樣室、地應(yīng)力模擬加載系統(tǒng)和氣壓加載設(shè)備，所述煤樣室設(shè)置煤與瓦斯噴出口，煤與瓦斯噴出口設(shè)置閥，還包括密閉容器，所述氣壓加載設(shè)備的加壓氣體通道與密閉容器內(nèi)部相通，地應(yīng)力模擬加載系統(tǒng)包括充壓設(shè)備、設(shè)置在密閉容器內(nèi)的施力膠囊和加載裝置，所述施力膠囊的膠囊壁為夾層設(shè)置，充壓設(shè)備的充壓通道與膠囊壁夾層相通，加載裝置包括至少兩個(gè)加載塊，所述煤樣室由至少兩個(gè)加載塊圍成，相鄰加載塊之間存在間隙，所述施力膠囊套在煤樣室外部；所述煤與瓦斯噴出口設(shè)置在密閉容器外部；所述施力膠囊為上下開口的圓柱形，由加載塊圍成的煤樣室為上下開口的圓柱形；還包括壓力采集裝置和攝像機(jī)，所述壓力采集裝置設(shè)置在煤樣室內(nèi)，煤樣室與攝像機(jī)相對(duì)的位置透明設(shè)置。

上述試驗(yàn)裝置存在的主要缺陷是：煤樣室只有單節(jié)，且只能一次性加載煤樣，導(dǎo)致煤樣室煤樣長度較短且煤樣壓實(shí)不均勻，不利于進(jìn)行瓦斯壓力梯度試驗(yàn)的觀測(cè)，不利于對(duì)煤與瓦斯突出發(fā)展過程的研究。此外，沒有密閉的模擬巷道，不能研究巷道背景氣壓變化對(duì)突出的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種煤與瓦斯突出滲透失穩(wěn)試驗(yàn)裝置，為煤層瓦斯突出研究提供一種專用的滲透失穩(wěn)試驗(yàn)裝置，以準(zhǔn)確獲取煤層瓦斯壓力梯度對(duì)煤層穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種煤與瓦斯突出滲透失穩(wěn)試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置包括一組合煤樣室，所述組合煤樣室由多個(gè)單節(jié)煤樣室連接而成，所述單節(jié)煤樣室由無縫鋼管制成，兩端設(shè)有法蘭，每個(gè)所述單節(jié)煤樣室的外壁均設(shè)有單向進(jìn)氣閥以及氣壓測(cè)量裝置，每個(gè)所述單向進(jìn)氣閥均與注氣管連接；每個(gè)所述單節(jié)煤樣室內(nèi)腔中均裝有煤樣，煤樣通過煤樣壓實(shí)裝置壓實(shí)，煤樣壓實(shí)后固定在煤樣室，裝有已壓實(shí)煤樣的單節(jié)煤樣室通過法蘭連接在一起形成組合煤樣室，雖然每個(gè)單節(jié)煤樣室之間的煤樣存在縫隙，但是從滲透失穩(wěn)的角度不影響試驗(yàn)的總體效果；所述組合煤樣室在靠近揭煤模擬裝置一端的外端蓋上裝有放氣閥；組合煤樣室可保證煤樣有足夠的長度實(shí)現(xiàn)氣壓梯度的觀測(cè)，以及保證組合煤樣室的煤樣有相同的壓實(shí)度。注氣管為組合煤樣室煤樣注氣，并達(dá)到所需氣壓。打開組合煤樣室的放氣閥，就可以調(diào)整揭煤前煤樣室煤層瓦斯壓力梯度。

進(jìn)一步的，所述煤樣壓實(shí)裝置包括反力框架和油壓千斤頂，所述油壓千斤頂固定于所述反力框架的測(cè)試中心區(qū)，所述油壓千斤頂?shù)挠凸艽┻^所述單節(jié)煤樣室的外壁與油泵連接。反力框架為現(xiàn)有技術(shù)，主要包括輔助梁、反力梁、分配梁、加載體和油壓系統(tǒng)組成，由反力框架提供反力，油壓施荷，可以對(duì)煤樣室的煤樣進(jìn)行壓實(shí)。

進(jìn)一步的，所述試驗(yàn)裝置還包括一組合模擬巷道，所述組合模擬巷道由多個(gè)單節(jié)模擬巷道連接而成，所述單節(jié)模擬巷道由無縫鋼管制成，兩端設(shè)有法蘭，組合模擬巷道的外端蓋設(shè)有放氣閥，所述放氣閥外接流量計(jì)用于測(cè)量氣體體積；所述組合模擬巷道一端與所述組合煤樣室通過連接管連接，該連接管上設(shè)有球閥作為揭煤模擬裝置。組合模擬巷道可保證模擬巷道有足夠長的空間，更加符合實(shí)際情況。所述揭煤模擬裝置采用的是球閥。打開球閥可進(jìn)行揭煤試驗(yàn)，用于測(cè)量模擬巷道中噴出的煤粉量和組合煤樣室中的松散煤粉量，評(píng)價(jià)瓦斯突出的強(qiáng)度。