[发明专利]一种煤与瓦斯突出模拟试验装置及试验方法

说明书

本发明公开一种煤与瓦斯突出模拟试验装置及试验方法，装置包括内部用于填充煤样的突出腔体，突出腔体的一端安装活塞，另一端开设突出口；突出口配置有多个具有不同口径规格的可调节挡板；突出口上安装有盖板，突出口外对接有管道。本发明能够在突出模拟实验中，通过轴压加载模拟煤岩体在井下的真实应力环境，然后利用高压瓦斯气体获得突发性高压瓦斯，模拟瓦斯压力增大导致煤与瓦斯突出发生的真实过程。此外，本发明还能模拟不同突出口情形下，煤与瓦斯突出情况，能够准确地模拟现场突出过程，更加真实、可靠地研究煤与瓦斯突出规律和现象，为研究煤与瓦斯突出的发生机理提供可靠的试验基础，实用性强。

技术领域

本发明涉及矿业工程技术领域，特别是涉及一种煤与瓦斯突出模拟试验装置及试验方法。

背景技术

在煤矿采掘过程中，当煤层处在地质构造带影响区域内，瓦斯地质赋存条件复杂多变，不可预见因素增多，在掘进、揭煤等作业方式诱导条件下更容易发生煤与瓦斯突出。只有充分认识由采掘工程导致的煤岩体物理平衡状态的破坏过程，了解煤与瓦斯突出动力灾害的演变规律及致灾机理，解决煤与瓦斯突出动力灾害发生的关键科学问题，才能研究有效的灾害预测、预报技术，达到有效预防和控制煤与瓦斯突出动力灾害发生的目的。

目前的模拟突出试验装置，虽然可在一定程度上探测煤与瓦斯突出机理，但大多数突出试验装置结构复杂，功能单一，且模拟真实性较差，由于试验条件固定不变，无法探测模拟多种突出口径下的煤样突出情况，进而无法为研究煤与瓦斯突出的发生机理提供可靠的试验基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤与瓦斯突出模拟试验装置及试验方法，装置结构简单，能够真实模拟井下瓦斯压力突然增大导致煤与瓦斯突出发生，为煤与瓦斯突出机理研究和预测体防治提供手段支持。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种煤与瓦斯突出模拟试验装置，包括内部用于填充煤样的突出腔体，所述突出腔体的一端安装活塞，另一端开设突出口；所述活塞用于轴向推压煤样，使所述煤样从所述突出口突出；所述突出口配置有多个具有不同口径规格的可调节挡板；所述突出口上安装有盖板，所述突出口外对接有管道。

可选的，所述活塞的一端连接活塞驱动机构。

可选的，所述活塞驱动机构为千斤顶，所述千斤顶安装于反力架。

可选的，所述突出腔体上方设置有压杆，所述压杆用于在所述盖板关闭时，压紧所述盖板。

可选的，所述压杆包括金属杆和连接于所述金属杆一端的钢板，所述金属杆的中部铰接于支座形成杠杆结构。

可选的，所述突出腔体上安装有压力表、真空泵和/或加压阀。

可选的，所述突出腔体上设置有充气口和脱气口，所述充气口用于连接高压瓦斯气源。

可选的，所述可调节挡板的口径为2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm和/或8cm。

同时本发明提供一种基于上述煤与瓦斯突出模拟试验装置的煤与瓦斯突出模拟试验方法，主要包括如下步骤：

S1、在突出腔体的突出口安装对应口径的可调节挡板；

S2、关闭盖板，将煤样加入突出腔体内，并在突出腔体一侧装入活塞，活塞可沿突出腔体的内壁滑动；

S3、推动活塞，在轴向上对煤样施加压力，将煤样挤压；

S4、启动真空泵，对煤样进行脱真空处理；

S5、脱真空处理结束后，关闭脱气口阀门，打开充气口阀门往突出腔体中充高压瓦斯气体，调节加压阀，将充入煤样中的瓦斯气体的压力调节为模拟试验的预定值；