[發(fā)明專利]一種煤與瓦斯突出模擬試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010983831.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN112326919A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雷林;石必明;馬衍坤;鐘珍;張煜
• 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;G01N7/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 張琳麗

本發(fā)明公開一種煤與瓦斯突出模擬試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，裝置包括內(nèi)部用于填充煤樣的突出腔體，突出腔體的一端安裝活塞，另一端開設(shè)突出口；突出口配置有多個(gè)具有不同口徑規(guī)格的可調(diào)節(jié)擋板；突出口上安裝有蓋板，突出口外對(duì)接有管道。本發(fā)明能夠在突出模擬實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)軸壓加載模擬煤巖體在井下的真實(shí)應(yīng)力環(huán)境，然后利用高壓瓦斯氣體獲得突發(fā)性高壓瓦斯，模擬瓦斯壓力增大導(dǎo)致煤與瓦斯突出發(fā)生的真實(shí)過(guò)程。此外，本發(fā)明還能模擬不同突出口情形下，煤與瓦斯突出情況，能夠準(zhǔn)確地模擬現(xiàn)場(chǎng)突出過(guò)程，更加真實(shí)、可靠地研究煤與瓦斯突出規(guī)律和現(xiàn)象，為研究煤與瓦斯突出的發(fā)生機(jī)理提供可靠的試驗(yàn)基礎(chǔ)，實(shí)用性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種煤與瓦斯突出模擬試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

在煤礦采掘過(guò)程中，當(dāng)煤層處在地質(zhì)構(gòu)造帶影響區(qū)域內(nèi)，瓦斯地質(zhì)賦存條件復(fù)雜多變，不可預(yù)見因素增多，在掘進(jìn)、揭煤等作業(yè)方式誘導(dǎo)條件下更容易發(fā)生煤與瓦斯突出。只有充分認(rèn)識(shí)由采掘工程導(dǎo)致的煤巖體物理平衡狀態(tài)的破壞過(guò)程，了解煤與瓦斯突出動(dòng)力災(zāi)害的演變規(guī)律及致災(zāi)機(jī)理，解決煤與瓦斯突出動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，才能研究有效的災(zāi)害預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)技術(shù)，達(dá)到有效預(yù)防和控制煤與瓦斯突出動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生的目的。

目前的模擬突出試驗(yàn)裝置，雖然可在一定程度上探測(cè)煤與瓦斯突出機(jī)理，但大多數(shù)突出試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能單一，且模擬真實(shí)性較差，由于試驗(yàn)條件固定不變，無(wú)法探測(cè)模擬多種突出口徑下的煤樣突出情況，進(jìn)而無(wú)法為研究煤與瓦斯突出的發(fā)生機(jī)理提供可靠的試驗(yàn)基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種煤與瓦斯突出模擬試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠真實(shí)模擬井下瓦斯壓力突然增大導(dǎo)致煤與瓦斯突出發(fā)生，為煤與瓦斯突出機(jī)理研究和預(yù)測(cè)體防治提供手段支持。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種煤與瓦斯突出模擬試驗(yàn)裝置，包括內(nèi)部用于填充煤樣的突出腔體，所述突出腔體的一端安裝活塞，另一端開設(shè)突出口；所述活塞用于軸向推壓煤樣，使所述煤樣從所述突出口突出；所述突出口配置有多個(gè)具有不同口徑規(guī)格的可調(diào)節(jié)擋板；所述突出口上安裝有蓋板，所述突出口外對(duì)接有管道。

可選的，所述活塞的一端連接活塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

可選的，所述活塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為千斤頂，所述千斤頂安裝于反力架。

可選的，所述突出腔體上方設(shè)置有壓桿，所述壓桿用于在所述蓋板關(guān)閉時(shí)，壓緊所述蓋板。

可選的，所述壓桿包括金屬桿和連接于所述金屬桿一端的鋼板，所述金屬桿的中部鉸接于支座形成杠桿結(jié)構(gòu)。

可選的，所述突出腔體上安裝有壓力表、真空泵和/或加壓閥。

可選的，所述突出腔體上設(shè)置有充氣口和脫氣口，所述充氣口用于連接高壓瓦斯氣源。

可選的，所述可調(diào)節(jié)擋板的口徑為2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm和/或8cm。

同時(shí)本發(fā)明提供一種基于上述煤與瓦斯突出模擬試驗(yàn)裝置的煤與瓦斯突出模擬試驗(yàn)方法，主要包括如下步驟：

S1、在突出腔體的突出口安裝對(duì)應(yīng)口徑的可調(diào)節(jié)擋板；

S2、關(guān)閉蓋板，將煤樣加入突出腔體內(nèi)，并在突出腔體一側(cè)裝入活塞，活塞可沿突出腔體的內(nèi)壁滑動(dòng)；

S3、推動(dòng)活塞，在軸向上對(duì)煤樣施加壓力，將煤樣擠壓；

S4、啟動(dòng)真空泵，對(duì)煤樣進(jìn)行脫真空處理；

S5、脫真空處理結(jié)束后，關(guān)閉脫氣口閥門，打開充氣口閥門往突出腔體中充高壓瓦斯氣體，調(diào)節(jié)加壓閥，將充入煤樣中的瓦斯氣體的壓力調(diào)節(jié)為模擬試驗(yàn)的預(yù)定值；