[实用新型]一种激发钻孔煤与瓦斯突出的模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激发钻孔煤与瓦斯突出的模拟装置。 

背景技术

煤与瓦斯突出是煤矿生产中可能出现的一大灾害，它指在很短的时间内从煤壁内向采掘工作空间突然喷出煤与瓦斯的动力现象，突出能摧毁井巷设施，造成人员伤亡。煤和瓦斯突出的准备阶段具有地应力和瓦斯能量积蓄，煤体不均匀等特征，而突出启动阶段，煤体在地应力梯度、瓦斯压力梯度、煤体自重影响下被破坏喷出。通过建立激发受控的穿层钻孔煤与瓦斯突出模型，以实体煤和模拟钻孔完成钻孔的注气保压、集聚气体能量，完成突出准备的机理实验。瞬间释放注气压力，形成瓦斯压力梯度的激发煤与瓦斯突出的启动机理实验。通过向模拟装置内反复注气、保压和监测注气压力等参数，激发和控制钻孔反复发生煤与瓦斯突出，把传统煤矿开采灾害之一的煤与瓦斯突出作为一种采煤和抽采瓦斯的动力进行研究。 

发明内容

为了模拟钻孔煤与瓦斯突出的准备阶段和启动阶段，本实用新型在煤与瓦斯突出理论基础上，提供一种用于激发钻孔煤与瓦斯突出的模拟装置，该装置使用方便、安全。 

本实用新型为模拟钻孔突出的准备和启动阶段所采用的技术方案是：一种激发钻孔煤与瓦斯突出的模拟装置，由千吨压力试验机、长方体缸体、密封钢性活塞、成型块煤、带孔导气管、煤径激光测定仪、压力传感器、电动控制阀门、突出钻孔、甲烷进气口、三通阀、甲烷钢瓶、真空泵组成。长方体缸体前端设置有前端压力传感器和前端甲烷进气口以及一个装有电动控制阀门和两个煤径激光测定仪的突出钻孔，钻孔底端安装有穿透成型块煤的带孔导气管，缸体后端设置有后端压力传感器和后端甲烷进气口。焊接在长方体缸体前端甲烷进气口上的钢管直接连接前端甲烷钢瓶，后端甲烷进气口焊接的钢管通过三通阀连接后端甲烷钢瓶和真空泵。受千吨压力试验机加压的密封钢性活塞加载于缸体中的成型块煤上。 

本实用新型的效果是：承压状态下的密封钢性活塞加载于缸体中的成型块煤上模拟地应力对煤与瓦斯突出的影响，通过前端甲烷进气口向煤体注入0.5Mpa甲烷来模拟原始煤的应力状态(此时未达到突出时的压力状态)，再通过后端甲烷进气口注气使煤体中瓦斯压力达到1Mpa(或以上)的模拟突出时瓦斯压力状态，完成突出准备的机理实验。待前后两端压力传感器读数相同且稳定后打开电动控制阀门，瞬间释放注气压力，形成瓦斯压力梯度的激发煤与瓦斯突出的启动机理实验，大量煤与瓦斯压入带孔导气管后通过模拟钻孔喷出，煤径激光测定仪记录可测范围内不同大小碎煤的数量，一次实验结束后可再次注气、保压完成第二次实验。 

本实用新型有如下优点：结构较简单、使用方便，可以反复注气保压来模拟钻孔突出准备与启动机理实验，电动控制阀门可以避免突出过程中造成人员伤亡，煤径激光测定仪能比较不同瓦斯压力或地应力对煤体破坏程度。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。 

附图1是本实用新型整体结构示意图。 

图中：1-千吨压力试验机、2-长方体缸体、3-密封钢性活塞、4-成型块煤、5-带孔导气管、6-煤径激光测定仪、7-前端压力传感器、8-后端压力传感器、9-电动控制阀门、10-突出钻孔、11-前端甲烷进气口、12-后端甲烷进气口、13-三通阀、14-前端甲烷钢瓶、15-后端甲烷钢瓶、16-真空泵。 

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步说明。 

一种激发钻孔煤与瓦斯突出的模拟装置，由千吨压力试验机(1)、长方体缸体(2)、密封钢性活塞(3)、成型块煤(4)、带孔导气管(5)、煤径激光测定仪(6)、前端压力传感器(7)、后端压力传感器(8)、电动控制阀门(9)、突出钻孔(10)、前端甲烷进气口(11)、后端甲烷进气口(12)、三通阀(13)、前端甲烷钢瓶(14)、后端甲烷钢瓶(15)、真空泵(16)组成。缸体前端设置有前端压力传感器(7)和前端甲烷进气口(11)以及一个装有电动控制阀门(9)和两个煤径激光测定仪(6)的模拟突出钻孔(10)，钻孔底端利用连接头安装有穿透成型块煤(4)的带孔导气管(5)。缸体后端设置有后端压力传感器(8)和后端甲烷进气口(12)。长方体缸体前端甲烷进气口(11)通过焊接在进气口上的钢管直接连接前端甲烷钢瓶(14)，后端甲烷进气口(12)钢管通过三通阀连接后端甲烷钢瓶(15)和真空泵(16)。受千吨压力试验机(1)加压的密封钢性活塞(3)加载于缸体中的成型块煤(4)上。