[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于煤與瓦斯突出動(dòng)力效應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)補(bǔ)氣裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110631896.3
• 申請(qǐng)日: 2021-06-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113834754A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊雪林;李雨成;張歡;趙濤;王濤;李治剛;李龍龍;張靜;黃玉璽
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N7/14
• 分類(lèi)號(hào): G01N7/14
• 代理公司: 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于煤與瓦斯突出動(dòng)力效應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)氣裝置，包括設(shè)定體積的補(bǔ)氣罐及連接補(bǔ)氣罐與突出腔體的設(shè)定管徑的補(bǔ)氣管路，突出腔體的后端密封并設(shè)有充氣法蘭，補(bǔ)氣管路安設(shè)有單向閥，當(dāng)突出腔體內(nèi)的壓力低于補(bǔ)氣罐壓力時(shí)，補(bǔ)氣罐氣體通過(guò)補(bǔ)氣管路經(jīng)充氣法蘭進(jìn)入突出腔體實(shí)現(xiàn)補(bǔ)氣，突出腔體分為突出腔體主體和突出口，補(bǔ)氣罐為耐高壓高強(qiáng)度金屬罐體，突出腔體及突出口均為空心圓柱形。本發(fā)明提供了補(bǔ)氣罐并計(jì)算了配套的補(bǔ)氣管徑，充分考慮突出孔洞周?chē)秹好后w解吸瓦斯對(duì)突出的作用，使得對(duì)突出動(dòng)力效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究更加完善。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于瓦斯實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于煤與瓦斯突出動(dòng)力效應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)補(bǔ)氣裝置。

背景技術(shù)

煤與瓦斯突出是煤礦典型動(dòng)力災(zāi)害之一，具有極強(qiáng)破壞性，嚴(yán)重制約煤礦安全生產(chǎn)。目前針對(duì)煤與瓦斯突出的研究通常以突出孔洞為設(shè)定對(duì)象開(kāi)展研究，主要考慮突出范圍內(nèi)煤體做功及瓦斯作用，而在突出動(dòng)力效應(yīng)研究中更是較少考慮突出孔洞周?chē)秹好后w解吸瓦斯對(duì)突出的作用。然而，在突出涉及破碎煤體的拋出過(guò)程中，卸壓區(qū)解吸瓦斯均有不同程度的參與，卸壓區(qū)解吸瓦斯的參與作用不可忽視?；诖耍叫柩邪l(fā)一種具備補(bǔ)氣功能的裝置，從實(shí)驗(yàn)角度對(duì)卸壓區(qū)解吸瓦斯進(jìn)行研究，以期進(jìn)一步提高對(duì)煤與瓦斯突出動(dòng)力效應(yīng)的認(rèn)識(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，充分考慮突出孔洞周?chē)秹好后w解吸瓦斯對(duì)突出的作用，實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)置精巧、簡(jiǎn)便易操作，提供一種用于煤與瓦斯突出動(dòng)力效應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)補(bǔ)氣裝置及使用方法。

本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種用于煤與瓦斯突出動(dòng)力效應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)補(bǔ)氣裝置，包括補(bǔ)氣罐，補(bǔ)氣罐與補(bǔ)氣管路連接，補(bǔ)氣管路上設(shè)置有單向閥，補(bǔ)氣管路另一端與突出腔體連通，突出腔體包括突出腔體主體和突出口，所述的突出腔體主體及突出口均為空心圓柱形，所述的突出腔體的后端密封并設(shè)有與補(bǔ)氣管路連接的充氣法蘭。

一種用于煤與瓦斯突出動(dòng)力效應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)補(bǔ)氣裝置的使用方法，包括補(bǔ)氣罐設(shè)定體積V的求取方法以及補(bǔ)氣管路設(shè)定管徑d₁的求取方法。

其中，補(bǔ)氣罐設(shè)定體積V的求取方法包括以下步驟：

S1.1～利用突出腔體體積V₀獲得突出煤體的當(dāng)量半徑r；其中，突出腔體包括突出腔體主體和突出口，，D—突出腔體主體直徑，mm；L—突出腔體主體長(zhǎng)度，mm；d—突出口直徑，mm；l—突出口長(zhǎng)度，mm；。

S1.2～根據(jù)r獲得除突出腔體外的卸壓區(qū)煤體的當(dāng)量半徑R；其中，。

S1.3～根據(jù)R獲得除突出腔體外的卸壓區(qū)煤體的體積V₁；其中，。

S1.4～結(jié)合瓦斯壓力時(shí)的煤層孔隙率獲得卸壓區(qū)參與突出做功的游離瓦斯體積即為補(bǔ)氣罐的設(shè)定體積；其中，。

其中，管徑的求取方法包括以下步驟：

S2.1～確定單位時(shí)間內(nèi)向突出腔體補(bǔ)充瓦斯量Q₂及氣流速度v；其中，，Q₁-實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)煤樣在瓦斯壓力條件下達(dá)峰值強(qiáng)度破壞時(shí)瓦斯?jié)B速度；mL/s；d₀-標(biāo)準(zhǔn)煤樣直徑，mm；氣流速度；-瓦斯壓力時(shí)的密度，；取。

S2.2～根據(jù)氣流速度v及補(bǔ)氣罐在單位時(shí)間內(nèi)向突出腔體補(bǔ)充瓦斯量Q₂確定補(bǔ)氣管路內(nèi)徑d₁；其中，。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下：

1）本發(fā)明提供了補(bǔ)氣罐體并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的配套的補(bǔ)氣管徑，充分考慮突出孔洞周?chē)秹好后w解吸瓦斯對(duì)突出的作用，使得對(duì)突出動(dòng)力效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究更加完善。

2）本發(fā)明通過(guò)設(shè)置在突出腔體主體的后端的充氣法蘭進(jìn)行充氣，使得充氣均勻、高效，的同時(shí)能夠使補(bǔ)氣罐內(nèi)的氣體向突出腔體均勻補(bǔ)氣。

3）依托本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置開(kāi)展相關(guān)研究，可進(jìn)一步提高對(duì)煤與瓦斯突出動(dòng)力效應(yīng)的認(rèn)識(shí)。