CN103529180A - 一种煤与瓦斯突出模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤与瓦斯突出模拟装置，包括机架和突出箱体，机架内的底端设有试验台，试验台设有突出箱体，突出箱体包括上端开口的方形箱体本体，在箱体本体上设有箱盖，箱盖上设有中心孔以及充填材料孔，箱体本体的左、右侧壁上分别设有活塞孔，突出箱体内的上端设有上压板，突出箱体内的左、右两侧设有侧压板；机架的上横梁上设有上液压油缸，上液压油缸的活塞杆从箱盖的中心孔中伸入突出箱体内与上压板连接；机架的左、右竖梁上设有侧压油缸，侧压油缸的活塞杆从活塞孔伸入突出箱体内与侧压板连接。本发明设计合理、结构简单、实施容易，可实现多维加载压力，充气压力大、充气更均匀，密封性能好。

Description

一种煤与瓦斯突出模拟装置

技术领域

本发明涉及一种煤与瓦斯突出模拟装置。 

背景技术

国外开展煤与瓦斯突出模拟试验较早，1951年前苏联的В.В.霍多特等人首次进行了一维突出模拟试验，开创了突出模拟试验研究突出机理的新手段。此后，自1955年至1991年间，前苏联、加拿大、日本等学者开展了一系列突出模拟试验。这些突出模拟装置的共同点是：普遍存在充气压力小；荷载一般仅为垂直一维加载；诱发突出多采用雷管爆破；手动开启等方式；监测监控仪器和手段相对缺乏，仅能观察后突出发生后的突出现象及测定少量参数。 

1989年邓全封等人开展了我国首次煤与瓦斯突出模拟试验，此后，我国学者开展了大量煤与瓦斯突出模拟试验。主要的突出模拟装置为：①煤研总院抚顺分院的一维突出模拟试验装置；②中国矿业大学含瓦斯煤样三维受力流变试验装置、一维突出模拟试验装置、延期突出模拟试验装置以及煤与瓦斯突出三维模拟试验；③中国科学院力学研究所二维模拟试验装置；④河南理工大学三维模拟试验装置；⑤安徽理工大学石门揭煤突出模拟试验装置；⑥重庆大学煤与瓦斯突出三维突出模拟试验装置。上述煤与瓦斯突出模拟试验装置尽管在煤与瓦斯突出机理研究中起到很大的作用，但随着煤与瓦斯突出机理的发 展，尤其是煤与瓦斯突出力学作用机理的提出，上述模拟装置存在的模拟煤样尺寸小、受力维数低、充气压力偏小以及监测设备和手段落后的缺陷已不能适用于目前煤与瓦斯突出机理量化关系研究的需要。因此，具有模拟煤样尺寸大、受力维数高、充气压力大且密封性好以及配备先进监测仪器，能开展煤与瓦斯突出相似模拟试验的装置才能满足目前突出研究的需要。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可实现多维加载压力，充气压力大、充气更均匀的煤与瓦斯突出模拟装置的突出箱体。 

本发明的技术方案如下：一种煤与瓦斯突出模拟装置，包括机架（1）、试验台（2）和突出箱体（3），其特征在于：所述机架（1）内的底端装有试验台（2），所述试验台（2）上设有导轨（4），所述导轨（4）延伸到机架（1）外，所述导轨（4）的延伸端上设有气缸（5），所述突出箱体（3）装在导轨（4）上，所述导轨（4）的延伸段位于机架（1）的后方，所述气缸（5）的活塞杆与突出箱体（3）连接，所述突出箱体（3）包括上端开口的方形箱体本体（3-1），在箱体本体（3-1）上设有箱盖（3-2），所述箱盖（3-2）上设有中心孔（2a）以及充填材料孔（2b），所述箱体本体（3-1）的左、右侧壁上分别设有活塞孔（1a），所述箱体本体（3-1）的前侧壁上设有突出口（1b），所述箱体本体（3-1）的后侧壁上设有充气孔（1c）,所述突出箱体（3）内的上端设有上压板（6），所述突出箱体（3）内的左、右两侧设有侧压板（7）； 

所述机架（1）的上横梁上设有上液压油缸（8），所述上液压油缸（8）的活塞杆从箱盖（3-2）的中心孔（2a）中伸入突出箱体（3-1）内与上压板（6）连接，所述机架（1）的左、右竖梁上设有侧压油缸（9），所述侧压油缸（9）的活塞杆（9a）从活塞孔（1a）伸入突出箱体（3-1）内与侧压板（7）连接。 

采用上述技术方案，突出箱体设置成方形箱体，且可采用体积较大的箱体。左、右侧壁设活塞孔，通过侧压板和侧压油缸配合给型煤的左、右侧加压，在箱体的箱盖上也设有中心孔，上端通过上压板和上液压油缸配合从型煤的上端加压，实现压力的多维加载。使得型煤的力学性能与原煤的力学性能更为接近。使用时，将上盖打开，将上压板取出，同时，使得侧压油缸活塞杆与侧压板脱离，气缸将突出箱体拖出机架外，在突出口安装堵头，向突出箱体内加入碎煤，然后将突出箱体送入机架内，将上压板装入，将侧压板与侧压油缸连接，然后进行型煤压制与脱气。然后取出突出口的堵头，安装上泄爆装置，向箱体内充入高压瓦斯至突出。本发明具有模拟煤样尺寸大、受力维数高、充气压力大、充气均匀，且密封性好的优点。 

作为优选：所述箱体本体（3-1）的底板的内表面上开有相互贯通的横向和纵向的沟槽（3-3），在该沟槽（3-3）上盖有充气面板（3-4），该充气面板（3-4）上设有透气孔（4a），所述透气孔（4a）与沟槽（3-3）相通，所述充气孔（1c）下方的箱体本体（3-1）的后侧壁的内表面开有与充气孔（1c）连通的凹槽（3-5），所述凹槽（3-5）下端与沟槽（3-3）连通，所述箱体本体（3-1）的后侧壁的内表面上覆盖有一 块挡板（3-6）。其次，充气通过充气孔、凹槽进入充气面板下，再通过透气孔到达箱体内，与直接从充气孔充气到箱体内相比，充气分布更均匀，压力均匀。 

在上述技术方案中：所述突出箱体（3-1）的左、右侧壁上分别设有两个活塞孔（1a），所述突出箱体（3-1）内的左、右侧分别设有两块侧压板（7）；所述机架（1）的左、右竖梁上分别设有两个侧压油缸（9）。 

在上述技术方案中：所述箱体本体（3-1）的后侧壁上设有四个导线孔（1d），每个导线孔（1d）的下方的箱体本体（3-1）的内侧壁上开有与导线孔（1d）连通的凹槽（3-5），该凹槽（3-5）的下端与沟槽（3-3）连通。导线通过导线孔进入突出箱体内，再穿过凹槽，铺设在突出箱体底面的沟槽内。 

在上述技术方案中：所述箱体本体（3-1）的内箱的长度为1200-1800mm，宽为800-1200mm，高为800-1200mm，所述突出口（1b）的内径为200-300mm。箱体尺寸大，方便突出参数的检测，从而能开展煤与瓦斯突出力学参数的量化研究。 

在上述技术方案中:所述左、右竖向梁之间连接有拉杆（10），所述拉杆（10）两端穿过左、右竖向梁，所述拉杆（10）的两端通过螺帽固定在左、右竖向梁上。这样在加压时，可以保证机架的稳定。 

在上述技术方案中:所述上液压油缸（8）的活塞杆与上压板（6）活动连接；所述侧压油缸（9）的活塞杆侧压板（7）活动连接。 

在上述技术方案中：所述机架（1）由上横梁、底梁和左、右竖向 梁围成，所述底梁埋在地面下，所述试验台（2）设置在底梁上。 

在上述技术方案中：所述突出箱体（3）的前侧壁上设有瓦斯压力测定孔（1e）。 

有益效果：本发明设计合理、结构简单、实施容易，可实现多维加载压力，充气压力大、充气更均匀，密封性能好。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图； 

图2为本发明导轨的布置示意图； 

图3为本发明的突出箱体的俯视图； 

图4为图3去掉箱盖后的俯视图； 

图5为图4的去掉充气面板的俯视图； 

图6为图3的右侧视图； 

图7为本发明突出箱体的右侧壁的内侧视图； 

图8为图7去掉挡板后的结构示意图； 

图9为图1的A-A剖视图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明： 

如图1-9所示，本发明的前、后、左、右等方位词仅代表图中的相对位置，不代表产品的绝对位置。 

本发明的煤与瓦斯突出模拟装置主要由机架1、试验台2、突出箱体3、导轨4、气缸5、上压板6、侧压板7、上液压油缸8、侧压油 缸9等部件组成。 

所述机架1为由装在地面下的底梁、左、右竖向梁和上横梁围成的框体，所述底梁上装有试验台2，所述试验台2的上表面与地面齐平，所示试验台2上设有导轨4，所述导轨4延伸到机架1外，所述导轨4的延伸段位于机架1的后方，所述导轨4的延伸段铺设在地面上，所述导轨4的延伸端上设有气缸5，所述突出箱体3装在导轨4上，所述突出箱体3与导轨4滑动连接，所述气缸5的活塞杆与突出箱体3连接， 

所述突出箱体3的内箱的长度为1200-1800mm，宽为800-1200mm，高为800-1200mm。 

所述突出箱体3包括箱体本体3-1,在箱体本体3-1上设有箱盖3-2，所述箱盖3-2上设有中心孔2a以及充填材料孔2b，所述箱体本体1的左、右侧壁上分别设有两个活塞孔1a，所述箱体本体1的前侧壁上设有突出口1b和瓦斯压力测定孔1e，其中所述突出口1b的内径为200-300mm，所述突出口1b上设有泄爆装置，所述箱体本体3-1的后侧壁上设有一个充气孔1c和四个导线孔1d,导线孔1d位于充气孔1c的上方，导线孔1d位于靠近底端的位置，所述箱体本体3-1的底板的内表面上开有相互贯通的横向和纵向的沟槽3-3，在该沟槽3-3上盖有充气面板3-4，该充气面板3-4上设有透气孔4a，沟槽3-3内铺有导线，所述透气孔4a与沟槽3-3相通，所述充气孔1c和导线孔1d下方的箱体本体3-1的后侧壁沿竖直方向开有与充气孔1c和导线孔1d连通的凹槽3-5，所述凹槽3-5下端与沟槽3-3连通， 所述箱体本体3-1的后侧壁的内表面上覆盖有挡板3-6，所述挡板3-6由铁片制成，挡板3-6将箱体本体3-1的后侧壁的内表面盖住，一方面使得从充气孔1c进入的气体仅通过凹槽3-5然后进入沟槽3-3，再通过充气面板3-4的透气孔4a进入箱体本体3-1内，另一方面，方便导线的铺设，使得导线不与型煤接触。 

所述突出箱体3-1内的上端设有上压板6，所述突出箱体3-1内的左、右两侧各设有两块侧压板7； 

所述机架1的上横梁上设有上液压油缸8，所述上液压油缸8的活塞杆从箱盖3-2的中心孔2a中伸入突出箱体3-1内与上压板6连接，所述上液压油缸8的活塞杆与上压板6活动连接，如通过螺栓连接；所述机架1的左、右竖梁上设有侧压油缸9，所述侧压油缸9的活塞杆9a从活塞孔1a伸入突出箱体3-1内与侧压板7连接，所述侧压油缸9的活塞杆9a活动连接，如通过螺栓与侧压板7连接。 

所述机架1的左、右竖向梁之间连接有拉杆10，所述拉杆10两端穿过左、右竖向梁，所述拉杆10的两端通过螺帽固定在左、右竖向梁上。这样可以保证在加压时，机架的稳定。 

Claims (9)

1.一种煤与瓦斯突出模拟装置，包括机架（1）、试验台（2）和突出箱体（3），其特征在于：所述机架（1）内的底端装有试验台（2），所述试验台（2）上设有导轨（4），所述导轨（4）延伸到机架（1）外，所述导轨（4）的延伸段位于机架（1）的后方，所述导轨（4）的延伸端上设有气缸（5），所述突出箱体（3）装在导轨（4）上，所述气缸（5）的活塞杆与突出箱体（3）连接，所述突出箱体（3）包括上端开口的方形箱体本体（3-1），在箱体本体（3-1）上设有箱盖（3-2），所述箱盖（3-2）上设有中心孔（2a）以及充填材料孔（2b），所述箱体本体（3-1）的左、右侧壁上分别设有活塞孔（1a），所述箱体本体（3-1）的前侧壁上设有突出口（1b），所述箱体本体（3-1）的后侧壁上设有充气孔（1c）,所述突出箱体（3）内的上端设有上压板（6），所述突出箱体（3）内的左、右两侧设有侧压板（7）；

所述机架（1）的上横梁上设有上液压油缸（8），所述上液压油缸（8）的活塞杆从箱盖（3-2）的中心孔（2a）中伸入突出箱体（3-1）内与上压板（6）连接，所述机架（1）的左、右竖梁上设有侧压油缸（9），所述侧压油缸（9）的活塞杆（9a）从活塞孔（1a）伸入突出箱体（3-1）内与侧压板（7）连接。

2.根据权利要求1所述一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于：所述箱体本体（3-1）的底板的内表面上开有相互贯通的横向和纵向的沟槽（3-3），在该沟槽（3-3）上盖有充气面板（3-4），该充气面板（3-4）上设有透气孔（4a），所述透气孔（4a）与沟槽（3-3）相通，所述充气孔（1c）下方的箱体本体（3-1）的后侧壁的内表面开有与充气孔（1c）连通的凹槽（3-5），所述凹槽（3-5）下端与沟槽（3-3）连通，所述箱体本体（3-1）的后侧壁的内表面上覆盖有一块挡板（3-6）。

3.根据权利要求1所述一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于：所述突出箱体（3-1）的左、右侧壁上分别设有两个活塞孔（1a），所述突出箱体（3-1）内的左、右侧分别设有两块侧压板（7）；所述机架（1）的左、右竖梁上分别设有两个侧压油缸（9）。

4.根据权利要求1所述一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于：所述箱体本体（3-1）的后侧壁上设有四个导线孔（1d），每个导线孔（1d）的下方的箱体本体（3-1）的内侧壁上开有与导线孔（1d）连通的凹槽（3-5），该凹槽（3-5）的下端与沟槽（3-3）连通。

5.根据权利要求1-3任一项所述一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于：所述箱体本体（3-1）的内箱的长度为1200-1800mm，宽为800-1200mm，高为800-1200mm，所述突出口（1b）的内径为200-300mm。

6.根据权利要求1-3任一项所述一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于：所述机架（1）的左、右竖向梁之间连接有拉杆（10），所述拉杆（10）两端穿过左、右竖向梁，所述拉杆（10）的两端通过螺帽固定在左、右竖向梁上。

7.根据权利要求1-3任一项所述一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于：所述上液压油缸（8）的活塞杆与上压板（6）活动连接；所述侧压油缸（9）的活塞杆侧压板（7）活动连接。

8.根据权利要求1-3任一项所述一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于：所述机架（1）由上横梁、底梁和左、右竖向梁围成，所述底梁埋在地面下，所述试验台（2）设置在底梁上。

9.根据权利要求1-3任一项所述一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于：所述突出箱体（3）的前侧壁上设有瓦斯压力测定孔（1e）。

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