CN101487836B - 煤与瓦斯突出试验模拟地应力装置 - Google Patents

煤与瓦斯突出试验模拟地应力装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤与瓦斯突出试验模拟地应力装置，包括充压设备、设置在密闭容器内的施力胶囊和加载装置，所述施力胶囊的胶囊壁为夹层设置，充压设备的充压通道与胶囊壁夹层相通，加载装置包括至少两个加载块，所述煤样室由至少两个加载块围成，相邻加载块之间存在间隙，所述施力胶囊套在煤样室外部，本发明可适用于体积较大的煤样，能够均匀的模拟地应力对煤层(样品)产生的压力，可真实的模拟地应力对煤层的作用，为煤与瓦斯突出的预测和预防提供理论依据；使用时可以通过调整胶囊充压，从而调整压力数值，观察不同压力下的试验结果，使用灵活方便；本发明结构简单、体积小、制作成本低，以较低的成本和简单的结构实现模拟地应力，操作比较简单。

Description

煤与瓦斯突出试验模拟地应力装置
技术领域
本发明涉及一种煤炭科研装置，特别涉及一种煤与瓦斯突出试验模拟地应力装置。
背景技术
煤与瓦斯突出事故是指煤矿开采过程中，煤体在地应力和瓦斯共同作用下，破碎的煤和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象，表现为几吨至数千吨甚至达万吨以上的破碎的煤岩在数秒至几十秒时间内，由煤岩体向采掘空间抛出，同时伴有大量瓦斯涌出，危害较为严重。
煤与瓦斯突出是煤矿井下最严重的动力灾害，其发生与地应力、瓦斯压力和煤岩物理力学性质密切相关。煤与瓦斯突出属于地质灾害，长期以来，由于无法直接观察到煤与瓦斯突出的破坏过程，也就无法预测和预防，因此，由于煤与瓦斯突出造成的事故也比较频繁。
模拟煤与瓦斯突出试验可以为研究、预测和预防煤与瓦斯突出提供理论依据，煤与瓦斯突出是由于地应力与瓦斯压力的共同作用下的结果，而现有技术中，模拟地应力的试验装置均存在无法均匀受力和煤样体积小的缺点，无法真实的模拟地应力对煤与瓦斯突出的作用。
因此，需要一种模拟地应力的实验装置，能够真实的模拟地应力对煤层的作用，适用于体积较大的煤样，为煤与瓦斯突出的预测和预防提供理论依据。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种煤与瓦斯突出试验模拟地应力装置，能够均匀的将模拟地应力加载至煤样，可真实的模拟地应力对煤层的作用，适用于体积较大的煤样，为煤与瓦斯突出的预测和预防提供理论依据。
本发明的煤与瓦斯突出试验模拟地应力装置，包括充压设备、设置在密闭容器内的施力胶囊和加载装置，所述施力胶囊的胶囊壁为夹层设置，充压设备的充压通道与胶囊壁夹层相通，加载装置包括至少两个加载块，所述煤样室由至少两个加载块围成，相邻加载块之间存在间隙，所述施力胶囊套在煤样室外部。
进一步，所述施力胶囊为上下开口的圆柱形，由加载块围成的煤样室为上下开口的圆柱形；
进一步，相邻加载块之间的间隙内注有密封胶；
进一步，所述充压设备为空气压缩机。
本发明的有益效果：本发明的煤与瓦斯突出试验模拟地应力装置，采用胶囊形模拟地应力的加压装置，可适用于体积较大的煤样，能够均匀的模拟地应力对煤层(样品)产生的压力，可真实的模拟地应力对煤层的作用，为煤与瓦斯突出的预测和预防提供理论依据；使用时可以通过调整胶囊充压，从而调整压力数值，观察不同压力下的试验结果，使用灵活方便；本发明结构简单、体积小、制作成本低，以较低的成本和简单的结构实现模拟地应力，操作比较简单。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1沿A-A向剖视图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为图1沿A-A向剖视图，如图所示：本实施例的煤与瓦斯突出试验模拟地应力装置，包括充压设备5、施力胶囊1和加载装置，施力胶囊1的胶囊壁为夹层设置，充压设备5的充压通道与胶囊壁夹层相通，加载装置包括四个加载块2，四个加载块2围成煤样室3，采用四个加载块，可以使加载块围成的煤样室壁保持足够强度，使煤样受力更接近于实际状态，并且受力呈四周均匀状态；相邻加载块2之间存在间隙，使加载块可以径向移动，相邻加载块2之间的间隙内注有密封胶4，保证加载块之间存在整体性并能够同步移动，使地应力的模拟效果更加真实；施力胶囊1套在煤样室外部；本实施例中，施力胶囊1为上下开口的圆柱形，由加载块2围成的煤样室3为上下开口的圆柱形，使模拟地应力能够从四周均匀的作用于煤样室内煤样，更接近于实际状态，同时，可以在不增加加载设备成本的条件下，大大提高煤样尺寸，使试验更逼真；
本实施例中，充压设备5为空气压缩机，空气压缩机出气口通过充压通道连接施力胶囊夹层。
本发明在使用时，将煤粉置煤样室中，启动充压设备对施力胶囊充气(或充液)，施力胶囊膨胀，内圆对加载块外部施压压制煤粉成型煤并模拟地应力，考察煤与瓦斯突出过程中地应力及煤体物理力学性质对突出的控制作用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种煤与瓦斯突出试验模拟地应力装置，其特征在于：包括充压设备、设置在密闭容器内的施力胶囊和加载装置，所述施力胶囊的胶囊壁为夹层设置，充压设备的充压通道与胶囊壁夹层相通，加载装置包括至少两个加载块，煤样室由至少两个加载块围成，相邻加载块之间存在间隙，所述施力胶囊套在煤样室外部；所述施力胶囊为上下开口的圆柱形，所述煤样室为上下开口的圆柱形。
2.根据权利要求1所述的煤与瓦斯突出试验模拟地应力装置，其特征在于：相邻加载块之间的间隙内注有密封胶。
3.根据权利要求2所述的煤与瓦斯突出试验模拟地应力装置，其特征在于：所述充压设备为空气压缩机。
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