[发明专利]煤与瓦斯突出模拟实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验方法，特别涉及一种煤与瓦斯突出模拟实验方法。 

背景技术

煤与瓦斯突山是煤矿井下采掘活动过程中发生的一种伴有声响和猛烈力能效应的煤与瓦斯的灾害性动力现象，它能在很短的时间内，突然从采掘空间附近的煤岩体中喷出大量的煤、瓦斯或岩石，在煤体中形成某种特殊形状的孔洞。 

我国95%的的煤矿开采是地下作业，煤层赋存地质条件复杂，随着每年约10～20m的开采深度向深部延伸，煤与瓦斯突出灾害日趋严重。从2000年7月到2012年12月，我国共发生煤与瓦斯突出死亡事故411起，死亡2506人，已成为制约我国煤矿安全生产和煤炭工业健康发展的关键因素。 

从发生世界上首例有记载的煤与瓦斯突出事故开始，全世界已有20个国家都投入了大量的人力、物力，开展煤与瓦斯突出的研究工作，但目前关于煤与瓦斯突出的机理仍处于假说阶段，研究难度较大。 

目前，煤与瓦斯突出机理的方法主要有突出特征统计分析、现场试验及实验室模拟试验。由于突出是一种复杂的动力现象，其发生的突然性和危险性使得直接观察突出的发生与发展极为困难，因此实验 室模拟试验是目前研究煤与瓦斯突出机理的最有效方法。通过构建大型煤与瓦斯突出相似材料模拟装置开展实验室模拟试验，可深入研究煤与瓦斯突出力学作用机理，为减少煤与瓦斯突出事故提供了重要手段。 

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、密封性好的煤与瓦斯突出模拟试验方法。 

本发明的技术方案如下：一种煤与瓦斯突出模拟实验方法：其特征在于：按照如下步骤完成： 

（a）、准备模拟装置，所述模拟装置包括机架（1）和突出箱体（3），所述机架（1）内的底端设有试验台（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）和瓦斯压力测定孔（1e），所述箱体本体（3-1）的后侧壁上设有充气孔（1c）和导线孔（1d）,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）的右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）的右侧壁的内表面上覆盖有一块挡板（3-6）；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、右两侧设有侧压板（7）；