[發(fā)明專利]含高壓瓦斯煤塊在外界氣體突然卸壓時的破壞特征實驗裝置

在審

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• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108088980A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設計）人: 金洪偉;高巧紅;徐剛;楊守國
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明公開了一種含高壓瓦斯煤塊在外界氣體突然卸壓時的破壞特征實驗裝置，屬于實驗裝置技術領域。包括壓力容器、刺破裝置、爆破片裝置、收集罩、固定裝置、充氣裝置、抽氣裝置、真空壓力表及煤塊，將煤塊置于壓力容器后，通過抽氣裝置抽除容器內空氣，充氣裝置充入瓦斯氣體，觀察真空壓力表指數(shù)，特定條件下，刺破裝置刺破爆破片形成大面積開口，容器內瓦斯壓力突然下降，煤塊碎裂，碎煤經收集罩收集后進行分類。本發(fā)明設計合理、結構簡單、突出開口打開速度快，具有可控性，且操作簡單，密封性能好，安全性高且可快速收集碎煤。

技術領域

本發(fā)明屬于實驗裝置技術領域，尤其涉及一種含高壓瓦斯煤塊在外界氣體突然卸壓時的破壞特征實驗裝置。

背景技術

煤與瓦斯突出是發(fā)生于煤礦井下的一種嚴重災害，其發(fā)生時在短時間內涌出大量瓦斯、拋出大量碎煤，導致井巷設施被破壞，人員被掩埋或窒息，并可能進一步造成瓦斯或煤塵爆炸。煤與瓦斯突出的影響因素非常多，機理十分復雜，目前學術界還沒有就其詳細機理達成一致認識，進而難以有針對性地提出煤與瓦斯突出的預測方法和防治措施，使得煤與瓦斯突出災害防治的難度和成本都極其巨大。

煤與瓦斯突出機理研究的關鍵問題在于解釋為什么在災害發(fā)生過程中會產生大量的粒度極細的碎煤，同樣其合理的預測指標也應能判別在什么樣的條件下才能使煤發(fā)生高度破碎。通常認為煤與瓦斯突出主要受地應力、瓦斯壓力和煤的物理力學性質的影響，但基于只有在高壓瓦斯參與下才能發(fā)生煤與瓦斯突出的事實，可以得出高壓瓦斯是造成煤發(fā)生破壞的最重要原因的結論。因此要細化煤與瓦斯突出機理，含高壓瓦斯煤在外界壓力突然卸載時的破壞特征是一項重要的研究內容。目前國內外已進行了大量的煤與瓦斯突出物理模擬實驗，但幾乎所有實驗都是為了盡可能模擬井下復雜的地質和開采條件，實驗影響因素眾多，難以從實驗結果中明確得出僅瓦斯作用對煤的破壞影響。另外已有少量實驗裝置用來研究含高壓瓦斯煤塊在外界氣體壓力突然卸載時的破壞作用，但這些實驗裝置一般存在著在開口速度慢、開口過小、容器能充入最高氣壓過低等問題，導致實驗時煤的破碎程度過低，與現(xiàn)場實際不一致。

本申請人同時提出了另外一款結構的含高壓瓦斯煤塊在外界氣體突然卸壓時破壞特征的實驗裝置，該實驗裝置不僅需要在爆破片未達到爆破壓力之前的某一時刻向后拉動帶有尖鉤的鋼管使尖鉤直接刺破爆破片來人為地打開容器開口，而且還需要在充氣完成后實驗人員靠近裝置完關閉閥門，由于實驗發(fā)生時的危險是未知的，人為拉動帶有尖鉤的鋼管和關閉充氣閥門較危險，容易給實驗人員造成心理壓力，因此提供了一種利用開關，電磁閥及氣缸等裝置來控制帶有尖鉤的鋼管的移動，并通過電磁閥開關控制充氣閥門的閉合給壓力容器充氣或斷氣，確保實驗操作人員及實驗環(huán)境的安全性，防止危險發(fā)生；除此之外還在容器開孔處設置了一個收集罩，更好地收集實驗后的碎煤，保持實驗環(huán)境的干凈，該收集罩上設有有機玻璃觀察窗，可更加方便地觀察容器開頭突然打開時，煤塊噴出的情況。

發(fā)明內容

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種含高壓瓦斯煤塊在外界氣體突然卸壓時的破壞特征實驗裝置，解決了實驗過程中人為向后拉動帶有尖鉤的鋼管使尖鉤直接刺破爆破片打開容器開口不安全，人為關閉充氣閥門不安全，且無法觀察到煤塊噴出時的情況的問題以及實驗結束后碎煤不易收集的問題。

本發(fā)明所采用的技術方案是，提供一種含高壓瓦斯煤塊在外界氣體突然卸壓時的破壞特征實驗裝置，包括壓力容器、刺破裝置、爆破片裝置、收集罩、固定裝置、充氣裝置、抽氣裝置、真空壓力表及煤塊，其中：

所述刺破裝置包括帶有尖鉤的鋼管及由氣缸、氣缸電磁閥和開關通過氣管依次連接組成的控制鋼管移動構件；

所述爆破片裝置由爆破片和上、下夾持器組成，夾持器上均設有連接片，連接片通過螺釘連接在各夾持器上，用于夾緊爆破片，所述爆破片密封安裝在上夾持器和下夾持器中間；

所述固定裝置分為上下兩部分，其上部分由半圓弧形的上底座和下底座通過螺栓上下配套連接，用于夾緊壓力容器，其下部分為承載框架，通過螺栓與下底座連接，所述上底座上設有圓孔，用于安裝刺破裝置；