[发明专利]瓦斯煤层试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及矿业工程、岩土工程技术领域，尤其涉及一种瓦斯煤层试验装置。

背景技术

煤与瓦斯突出是指在压力作用下，吸附了瓦斯的煤由煤体内突然向采掘空间大量喷出的现象，是一个非常复杂的动力过程，在矿业工程、岩土工程中一但发生煤与瓦斯突出常常引发重大安全事故。研究引发煤与瓦斯突出的原因以及突出过程成为技术难点，由于现场检测信息难以满足科学研究需求，所以一般采用模型试验的方式研究煤与瓦斯突出的机理和过程。为了真实的模拟煤与瓦斯突出的过程，试验装置一般采用真三轴加载与气固耦合的方式，即对煤层施加三个互相垂直的作用力，同时通入高压瓦斯以使瓦斯能够充分吸附在煤层上达到气固耦合的实验条件。进而测量地应力、渗透压、温度、位移、声发射信号等参数。在完成煤体在真三轴加载条件下注入高压气体使其达到气固耦合，并且得到准确的渗透压参数的实验过程中，保证气密性是含瓦斯煤体模型试验装置研发的核心难点。

现有技术中，在煤与瓦斯突模型试验装置中，一般采用外边框与内边框之间嵌入条形密封带通过螺栓挤压，使得门框上的凸起边缘与镶嵌的条形密封带接触，实现对试验装置的密封，进而完成煤与瓦斯突现象的试验。

然而，综合分析现有技术中的模型试验装置，装置不论大小，都存在真驱动装置与密封墙体之间的密封不足的问题，从而导致煤与瓦斯的耦合不充分，不能够真实的反应煤与瓦斯突出的过程，得不到准确的渗透压参数。

发明内容

本发明提供一种瓦斯煤层试验装置，保证了试验装置的气密性，进而使煤与瓦斯充分耦合，可得到准确的渗透压参数。

本发明提供了一种瓦斯煤层试验装置包括：第一封闭壳体，所述第一封闭壳体内设置有柔性材料制成的第二封闭壳体；所述第二封闭壳体内形成有用于容纳试验用煤层的容纳腔；

所述第一封闭壳体包括第一加载墙、第二加载墙以及第三加载顶，所述第一加载墙和所述第二加载墙相邻且垂直设置，所述第三加载顶连接在所述第一加载墙和所述第二加载墙的顶部之间，且与所述第一加载墙和所述第二加载墙垂直；

所述第一加载墙设置有与所述第一加载墙平行的第一加载板，所述第二加载墙的内壁处设置有与所述第二加载墙平行的第二加载板，所述第三加载顶内壁设置有与所述第三加载顶平行的第三加载板；

所述第一加载墙上安装有第一驱动件，用于驱动所述第一加载板沿第一方向移动，所述第二加载墙上安装有第二驱动件，用于驱动所述第二加载板沿第二方向移动，所述第三加载顶上安装有第三驱动件，用于驱动所述第三加载板沿第三方向移动，所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向之间互相垂直。

在如上所述的瓦斯煤层试验装置中，优选地，所述第一驱动件、所述第二驱动件和所述第三驱动件为液压缸或气压缸；所述第一加载墙、所述第二加载墙和所述第三加载顶上分别设置有安装孔，所述液压缸或气压缸的活塞杆由所述安装孔伸入到所述第一封闭壳体内，所述液压缸或气压缸的缸体一端端面与所述安装孔孔口周围的表面之间设置有第一密封垫圈。

在如上所述的瓦斯煤层试验装置中，优选地，所述液压缸或气压缸缸体一端形成有安装凸缘，所述安装凸缘通过螺栓固定安装在对应的所述第一加载墙或所述第二加载墙或所述第三加载顶上；所述螺栓与所述第一加载墙、或所述螺栓与所述第二加载墙、或所述螺栓与所述第三加载顶之间设置有第二密封圈。

在如上所述的瓦斯煤层试验装置中，优选地，所述第一密封壳体上、且在所述第一加载墙、所述第二加载墙和所述第三加载顶之外的位置设置有开挖口；所述开挖口外设置有可拆卸的、用于密封所述开挖口的密封盖；所述密封盖具有一安装面，所述安装面上形成有安装凸台，所述安装凸台能够卡合在所述开挖口中，且位于所述安装凸台周围的所述安装面与所述第一密封壳体的外表面贴合。

在如上所述的瓦斯煤层试验装置中，优选地，所述安装凸台周围、且在所述安装面与所述第一密封壳体之间设置有第三密封垫圈。

在如上所述的瓦斯煤层试验装置中，优选地，所述第一封闭壳体为长方体，所述长方体的顶面和底面之间设置有四个侧壁，所述第三加载顶位于所述顶面处，所述第一加载墙和所述第二加载墙分别位于两个相邻的所述侧壁处；任意相邻的两个所述侧壁之间、所述侧壁与所述顶面之间、以及所述侧壁与所述底面连接处均设置有第四密封条。

在如上所述的瓦斯煤层试验装置中，优选地，所述第一封闭壳体上还贯穿开设有过线孔；所述过线孔中穿过至少一根金属导线，在所述过线孔内壁与所述金属导线之间填充有密封胶体。