CN102645518B - 煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿中瓦斯监测用实验装置，特别涉及一种煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置，套筒（1）的上端螺纹连接上端盖（2），下端螺纹连接下端盖（3），在套筒（1）内与下端盖（3）装下压板（7），下压板（7）与套筒（1）之间装下定位板（9），下定位板（9）上面设实心侧压板（10），实心侧压板（10）上嵌装油缸（13），在右侧的下定位板（9）上面装空心侧压板（11），空心侧压板（11）和实心侧压板（10）上面设上定位板（8），在煤样（16）上方装上压板（6），在套筒（1）的上方装挡板（5），挡板（5）的中心孔装活塞杆（4-1），活塞（4）装在上端盖（2）内与挡板（5）之间，煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置避免了被动式手动打开突出口由于速度慢而对突出能量的影响，加压保持恒定，并可准确调节所需压力。

Description

煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置

技术领域

本发明属于煤矿中瓦斯监测用实验装置，特别涉及一种煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置。

背景技术

随着我国煤矿资源开采逐渐向深部发展，煤与瓦斯突出的发生频次越来越多，其危害性也愈加增大，对煤矿安全生产造成极大的危害。煤和瓦斯突出作为一种异常复杂矿山动力现象，它的发生受诸多因素影响和制约，而目前对煤与瓦斯突出研究还远没有达到机理清晰、规律明确的程度，已有的一些煤与瓦斯突出试验装置，虽在一定程度上加深了煤与瓦斯突出机理的研究进展，但仍存在以下缺点：实验装置所模拟的实验突出煤样大多为小尺寸，小尺寸煤样不能将突出过程中变化规律充分揭示出来；特别是突出模拟试验装置中突出口打开方式为被动式手动机械方式，打开速度较慢，在一定程度上影响了煤与瓦斯突出的时间和强度及规律准确性。除此之外，以往对煤样加载压力大多没有稳定在一个固定值，发生突出时，不能判断煤样是在哪个压力值下发生突出，因此，难以找出煤与瓦斯突出的临界压力值。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足 ，提供一种突出口打开快速、实验方便、判断准确的煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置包括下端盖、上端盖、套筒，其特点是套筒的上端螺纹连接上端盖，套筒的下端螺纹连接下端盖，在套筒内底部与下端盖连接装有下压板，下压板的两侧与套筒之间装有下定位板，在相邻三侧的下定位板的上面、对应套筒上的油缸装配孔处设实心侧压板，实心侧压板上嵌装油缸，油缸中装油缸活塞，油缸底面上中心处设进油孔，在右侧的下定位板上面、对应套筒上的阶梯孔装有空心侧压板，空心侧压板的通孔中固定装有压套，在压套中装有机玻璃，在空心侧压板和实心侧压板上面设上定位板，在空心侧压板和实心侧压板之间装大块的煤样，在煤样上方的上定位板中间装上压板，在套筒的上方装挡板，挡板上端卡装在上端盖凸台下面，挡板的中心孔中穿装活塞杆，活塞杆上的活塞装在上端盖内与挡板之间，活塞杆穿过上端盖中心孔与外部连接，在上压板与活塞杆的中心对应设有贯通的气孔，气孔通至套筒中的煤样.在上端盖的上端面上螺纹连接设有嵌式注油口。

本发明的有益效果是：煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置采用自压式施压方式对煤样施加载荷，保证了密封效果和增加了压力腔尺寸，真实地再现了煤与瓦斯的突出情况，避免了被动式手动打开突出口由于速度慢而对突出能量的影响，对煤样施加压力通过稳压伺服控制，使加压保持恒定，并可准确调节所需压力，且能实时记录下来。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1是煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置结构图。

图2是图1中套筒结构图。

图3是图2的A-A剖视图。

图中，1-套筒；1-1通孔；1-2-油缸装配孔；1-3-阶梯孔；2-上端盖；2-1-嵌式注油口；3-下端盖；4-活塞；4-1-活塞杆；4-2-气孔；5-挡板；6-上压板；6-1-上压板气孔；7-下压板；8-上定位板；9-下定位板；10-实心侧压板；11-空心侧压板；12-压套；13-油缸；13-1-油缸活塞；13-2-进油孔；14-有机玻璃；15-密封圈；16-煤样。

具体实施方式

实施例，参照附图1~3，煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置的套筒1的外面为上、下带斜面凸台的圆柱形，内为带正方形通孔1-1的中空体。在套筒1的中部两对称面上分别设有阶梯孔1-3，油缸装配孔1-2，在另两个对称面上设有同样的油缸装配孔1-2。套筒1的下面螺纹连接下端盖3，套筒1的上面紧密连接一个挡板5，挡板5与套筒1共同用螺纹连接装在上端盖2内的凸台下面。在套筒1内的底部与下端盖3紧密连接装有下压板7，下压板7的两侧与套筒1之间装四块下定位板9。在下定位板9的上方、对应套筒1的油缸装配孔1-2处装实心侧压板10，在实心侧压板10外侧上油缸装配孔1-2中嵌装油缸13，油缸13内装有油缸活塞13-1，在油缸13的底部中心处设有进油孔13-2。在油缸装配孔1-2对应面的套筒1的阶梯孔1-3中装有空心侧压板11，在空心侧压板11的中心孔中固定装一个压套12，在压套12中装扁圆形有机玻璃14做为突出口，在套筒1内的实心侧压板10和空心侧压板11的上面装上定位板8。在上定位板8内装上压板6，在上压板6、下压板7、实心侧压板10和空心侧压板11之间的空间内装煤样16。在上压板6的上面中心处装有活塞杆4-1，活塞杆4-1的上端穿装在上端盖2的中心，在活塞杆4-1上装活塞4，活塞杆4-1的中心与上压板6的中心对应设有气孔4-2和6-1。在上端盖2的上面螺纹连接装有嵌式注油口2-1，在上端盖2与活塞杆4-1及活塞4连接处装有密封圈15，挡板5与活塞杆4-1和套筒1的连接处、油缸13与套筒1连接处、压套12与有机玻璃14之间均装有密封圈15。

煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置的实验步骤如下：

1、成型：将从现场突出煤层所取煤样用粉碎机粉碎后，通过振动筛筛选 成煤粒尺寸为40目、60目、80目、100目粒度大小不等的四种煤粉，在不添加任何添加剂的情况下，根据预先设定好的配料方案将筛分好的煤粉调制均匀，直接利用压力试验机通过上压板6对要成型的煤样16施加载荷，根据预先设定好的成型压力在试验台上成型；

2、脱气：煤样16成型后，此时利用施加油压设备保持油压压力稳定在预定的压力程度，检查实验容器气密性，用真空泵进行脱气，脱气时间根据成型煤样16强度而定，但至少脱气24h，以保证良好的脱气效果；

3、充气：脱气后，维持所施轴向压力不变，将高压高纯99.9%甲烷钢瓶与活塞4顶端通气孔4-1密封连接，调节压力表，使充气瓦斯压力稳定到预定值，由活塞4与上压板6连通的通气孔6-1向突出装置中的成型煤样16充瓦斯，充气至少34h，使煤样16瓦斯得到充分吸附；

4、完成突出：煤样16充分吸附后，就可以进行突出实验，利用施加油压设备施加轴压、围压，向煤样16内通入高压高纯99.9%甲烷气体作为孔隙压力，并稳定20~30min，为了保存好突出孔洞的形态，发生突出后，应立即停止继续施加油压，以免使油进入突出设备腔内，突出前，应该有记录从加压到突出整个过程所需时间，以及记录突出过程的拍摄人员，在突出前应保证突出口前20m无人，防止有人受伤。

Claims (4)

1.煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置，包括下端盖（3）、上端盖（2）、套筒（1），其特征在于套筒（1）的上端螺纹连接上端盖（2），套筒（1）的下端螺纹连接下端盖（3），在套筒（1）内底部与下端盖（3）连接装有下压板（7），下压板（7）的两侧与套筒（1）之间装有下定位板（9），在相邻三侧的下定位板（9）的上面、对应套筒（1）上的油缸装配孔（1-2）处设实心侧压板（10），实心侧压板（10）上嵌装油缸（13），在右侧的下定位板（9）上面、对应套筒（1）上的阶梯孔（1-3）装有空心侧压板（11），在空心侧压板（11）和实心侧压板（10）上面设上定位板（8），在空心侧压板（11）和实心侧压板（10）之间装大块的煤样（16），在煤样（16）上方的上定位板中间装上压板（6），在套筒（1）的上方装挡板（5），挡板（5）上端卡装在上端盖（2）凸台下面，挡板（5）的中心孔中穿装活塞杆（4-1），活塞杆（4-1）上的活塞（4）装在上端盖（2）内与挡板（5）之间，活塞杆（4-1）穿过上端盖（2）中心孔与外部连接，在上压板（6）与活塞杆（4-1）的中心对应设有贯通的气孔（4-2），气孔（4-2）通至套筒（1）中的煤样（16）。

2.根据权利要求1所述的煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置，其特征在于油缸（13）中装油缸活塞（13-1），油缸（13）底面上中心处设进油孔（13-2）。

3.根据权利要求1所述的煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置，其特征在于空心侧压板（11）的通孔中固定装有压套（12），在压套（12）中装有机玻璃（14）。

4.根据权利要求1所述的煤与瓦斯突出射流特征模拟实验装置，其特征在于在上端盖（2）的上端面上螺纹连接设有嵌式注油口（2-1）。