[发明专利]一种有补给气源的煤与瓦斯突出试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤与瓦斯突出试验装置，特别是涉及一种有补给气源的煤与瓦斯突出试验装置及方法。

背景技术

煤与瓦斯突出是煤矿井下失稳的煤岩体突然向采掘工作面空间喷出大量煤与瓦斯，摧毁巷道和设施，毁坏通风系统，井巷充满瓦斯与煤、粉造成埋人或窒息，严重威胁着煤矿的安全生产。近年来矿井因煤与瓦斯突出事故死亡人数约占煤矿瓦斯灾害总死亡人数的三分之一，为了防止此类灾害事故的发生，学者们主要在煤与瓦斯突出机理、突出预测预报技术和突出防治技术等方面开展研究，以便为突出危险性预测和防突措施的制定与实施提供科学依据。关于煤与瓦斯突出在矿井通风系统中的灾害演变过程，以及应急预案的辅助决策技术研究较少。这涉及对煤与瓦斯突出后瓦斯和煤流的在矿井系统中的运移过程进行研究，一旦突出事故发生后可以最大限度减灾及减少财产损失提供依据。同样，在研究的实验方法手段上，前人主要是针对煤体在高压瓦斯作用下由整体到破裂失稳的过程，即弄清“煤是怎么突的”，主要是围绕煤与瓦斯突出机理、突出预测预报技术和突出防治技术等方面研究而展开的；以研究煤与瓦斯突出在矿井通风系统中的灾害演变过程为目的的实验，需要证明和验证煤体失稳以后，煤与瓦斯如何在矿井系统中的运动过程和力学特征，即弄清“煤突出发生以后煤和瓦斯是如何运动的”。但目前对煤与瓦斯突出后的运移情况研究较少，尚缺乏专门的实验装置。为了使研究方法达到或接近实际情况，须要开展这方面的实验研究，为理论仿真计算提供参数。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种能够清楚观察到煤与瓦斯突出后瓦斯及煤流的运移，更真实模拟煤与瓦斯突出灾害发生过程的有补给气源的煤与瓦斯突出试验装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种有补给气源的煤与瓦斯突出试验装置，包括煤样罐，所述煤样罐的一侧连接有补气气包，所述补气气包连接于空气压缩机，所述煤样罐的另一侧设有开口，所述开口处内侧设有钢化玻璃板，所述钢化玻璃板固定于所述煤样罐内壁，所述开口处外侧设有管道，所述管道的端部固定于所述煤样罐外壁，所述管道外设有击发装置，所述击发装置的一端固定于所述管道外侧，另一端设有击发锤头，所述击发锤头贴置于所述钢化玻璃板，所述管道内壁间隔的设有多个压力传感器和多个光电传感器，所述压力传感器连接于压力测试记录仪，所述光电传感器连接于光电测试记录仪，所述管道外对应每个所述光电传感器的位置设有光源，所述光源与所述光电传感器之间设有透明面板供所述光源穿过。

进一步，所述钢化玻璃板与所述煤样罐内壁之间通过密封垫圈密封。

进一步，所述钢化玻璃板的边缘有固定卡头，所述卡头的一端固定于所述煤样罐内壁，另一端扣住所述钢化玻璃板。

进一步，所述开口处外侧设有两个调节板，两个所述调节板之间形成突出口，所述突出口位于所述管道内。

进一步，每个所述调节板上设有多排调节孔，通过螺栓固定于不同排的调节孔来调节两个所述调节板之间的距离，以调节所述突出口的大小。

进一步，所述管道为方形管道，所述管道的顶面、底面及第一侧面为钢板，与所述第一侧面相对的第二侧面为所述透明面板，所述压力传感器设于所述顶面的内壁，所述光电传感器设于所述第一侧面的内壁，所述光源位于所述透明面板的外侧，且与所述光电传感器一一对应。

进一步，所述击发装置远离所述击发锤头的一端设有保险销，未突出时，所述保险销固定所述击发装置，待突出时，撤掉所述保险销。

进一步，所述空气压缩机与所述补气气包之间、所述补气气包与所述煤样罐之间均设有补气调节阀，以调节进入所述煤样罐内的气体。

进一步，所述煤样罐的一侧设有压力表及所述压力传感器，所述压力表用于读取所述煤样罐内的压力，所述压力传感器连接于所述压力测试记录仪。

一种采用上述有补给气源的煤与瓦斯突出试验装置的方法，包括向所述煤样罐内装入颗粒煤样；打开所述空气压缩机向所述补气气包内充气，所述补气气包持续向所述煤样罐内充气；煤与瓦斯突出试验时，所述击发锤头敲击所述钢化玻璃板将其破坏，所述煤样罐内的煤与瓦斯突出至所述管道内，通过所述压力传感器测定所述管道内瓦斯压力，反映突出瓦斯的运移状态，通过所述光电传感器和光源测得突出煤流的运移情况。

本发明的有益效果：