煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置的製作方法

2023-05-02 12:27:11 1

專利名稱：煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於煤礦中瓦斯監測用實驗裝置，特別涉及一種煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置。
背景技術：
隨著我國煤礦資源開採逐漸向深部發展，煤與瓦斯突出的發生頻次越來越多，其危害性也愈加增大，對煤礦安全生產造成極大的危害。煤和瓦斯突出作為一種異常複雜礦山動力現象，它的發生受諸多因素影響和制約，而目前對煤與瓦斯突出研究還遠沒有達到機理清晰、規律明確的程度，已有的一些煤與瓦斯突出試驗裝置，雖在一定程度上加深了煤與瓦斯突出機理的研究進展，但仍存在以下缺點實驗裝置所模擬的實驗突出煤樣大多為小尺寸，小尺寸煤樣不能將突出過程中變化規律充分揭示出來；特別是突出模擬試驗裝置中突出口打開方式為被動式手動機械方式，打開速度較慢，在一定程度上影響了煤與瓦斯突出的時間和強度及規律準確性。除此之外，以往對煤樣加載壓力大多沒有穩定在一個固定值，發生突出時，不能判斷煤樣是在哪個壓力值下發生突出，因此，難以找出煤與瓦斯突出的臨界壓力值。

發明內容
本發明的目的在於克服上述技術不足，提供一種突出口打開快速、實驗方便、判斷準確的煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置。本發明解決技術問題採用的技術方案是煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置包括下端蓋、上端蓋、套筒，其特點是套筒的上端螺紋連接上端蓋，套筒的下端螺紋連接下端蓋，在套筒內底部與下端蓋連接裝有下壓板，下壓板的兩側與套筒之間裝有下定位板，在相鄰三側的下定位板的上面、對應套筒上的油缸裝配孔處設實心側壓板，實心側壓板上嵌裝油缸，油缸中裝油缸活塞，油缸底面上中心處設進油孔，在右側的下定位板上面、對應套筒上的階梯孔裝有空心側壓板，空心側壓板的通孔中固定裝有壓套，在壓套中裝有機玻璃，在空心側壓板和實心側壓板上面設上定位板，在空心側壓板和實心側壓板之間裝大塊的煤樣，在煤樣上方的上定位板中間裝上壓板，在套筒的上方裝擋板，擋板上端卡裝在上端蓋凸臺下面，擋板的中心孔中穿裝活塞杆，活塞杆上的活塞裝在上端蓋內與擋板之間，活塞杆穿過上端蓋中心孔與外部連接，在上壓板與活塞杆的中心對應設有貫通的氣孔，氣孔通至套筒中的煤樣.在上端蓋的上端面上螺紋連接設有嵌式注油口。本發明的有益效果是煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置採用自壓式施壓方式對煤樣施加載荷，保證了密封效果和增加了壓力腔尺寸，真實地再現了煤與瓦斯的突出情況，避免了被動式手動打開突出口由於速度慢而對突出能量的影響，對煤樣施加壓力通過穩壓伺服控制，使加壓保持恆定，並可準確調節所需壓力，且能實時記錄下來。
以下結合附圖
以實施例具體說明。圖I是煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置結構圖。圖2是圖I中套筒結構圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖中，I-套筒；1-1通孔；1-2_油缸裝配孔；1_3_階梯孔；2_上端蓋；2_1_嵌式注油口 ；3_下端蓋；4_活塞；4_1_活塞杆；4_2_氣孔；5_擋板；6_上壓板；6_1_上壓板氣孔；7-下壓板；8_上定位板；9_下定位板；10-實心側壓板；11-空心側壓板；12_壓套；13_油缸；13-1-油缸活塞；13-2-進油孔；14-有機玻璃；15-密封圈；16-煤樣。
具體實施方式
實施例，參照附圖廣3，煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置的套筒I的外面為上、下帶斜面凸臺的圓柱形，內為帶正方形通孔1-1的中空體。在套筒I的中部兩對稱面上分別設有階梯孔1-3，油缸裝配孔1-2，在另兩個對稱面上設有同樣的油缸裝配孔1-2。套筒I的下面螺紋連接下端蓋3，套筒I的上面緊密連接一個擋板5，擋板5與套筒I共同用螺紋連接裝在上端蓋2內的凸臺下面。在套筒I內的底部與下端蓋3緊密連接裝有下壓板7，下壓板7的兩側與套筒I之間裝四塊下定位板9。在下定位板9的上方、對應套筒I的油缸裝配孔1-2處裝實心側壓板10，在實心側壓板10外側上油缸裝配孔1-2中嵌裝油缸13，油缸13內裝有油缸活塞13-1，在油缸13的底部中心處設有進油孔13-2。在油缸裝配孔1_2對應面的套筒I的階梯孔1-3中裝有空心側壓板11，在空心側壓板11的中心孔中固定裝一個壓套12，在壓套12中裝扁圓形有機玻璃14做為突出口，在套筒I內的實心側壓板10和空心側壓板11的上面裝上定位板8。在上定位板8內裝上壓板6，在上壓板6、下壓板7、實心側壓板10和空心側壓板11之間的空間內裝煤樣16。在上壓板6的上面中心處裝有活塞杆4-1，活塞杆4-1的上端穿裝在上端蓋2的中心，在活塞杆4-1上裝活塞4，活塞杆4-1的中心與上壓板6的中心對應設有氣孔4-2和6-1。在上端蓋2的上面螺紋連接裝有嵌式注油口 2-1，在上端蓋2與活塞杆4-1及活塞4連接處裝有密封圈15，擋板5與活塞杆4_1和套筒I的連接處、油缸13與套筒I連接處、壓套12與有機玻璃14之間均裝有密封圈15。煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置的實驗步驟如下
1、成型將從現場突出煤層所取煤樣用粉碎機粉碎後，通過振動篩篩選成煤粒尺寸為40目、60目、80目、100目粒度大小不等的四種煤粉，在不添加任何添加劑的情況下，根據預先設定好的配料方案將篩分好的煤粉調製均勻，直接利用壓力試驗機通過上壓板6對要成型的煤樣16施加載荷，根據預先設定好的成型壓力在試驗臺上成型；
2、脫氣煤樣16成型後，此時利用施加油壓設備保持油壓壓力穩定在預定的壓力程度，檢查實驗容器氣密性，用真空泵進行脫氣，脫氣時間根據成型煤樣16強度而定，但至少脫氣24h，以保證良好的脫氣效果；
3、充氣脫氣後，維持所施軸向壓力不變，將高壓高純99.9%甲烷鋼瓶與活塞4頂端通氣孔4-1密封連接，調節壓力表，使充氣瓦斯壓力穩定到預定值，由活塞4與上壓板6連通的通氣孔6-1向突出裝置中的成型煤樣16充瓦斯，充氣至少34h，使煤樣16瓦斯得到充分吸附；
4、完成突出煤樣16充分吸附後，就可以進行突出實驗，利用施加油壓設備施加軸壓、圍壓，向煤樣16內通入高壓高純99. 9%甲烷氣體作為孔隙壓力，並穩定2(T30min，為了保存好突出孔洞的形態，發生突出後，應立即停止繼續施加油壓，以免使油進入突出設備腔內，突出前，應該有記錄從加壓到突出整個過程所需時間，以及記錄突出過程的拍攝人員，在突 出前應保證突出口前20m無人，防止有人受傷。
權利要求
1.煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置，包括下端蓋(3)、上端蓋(2)、套筒(1)，其特徵在於套筒(I)的上端螺紋連接上端蓋(2)，套筒(I)的下端螺紋連接下端蓋(3)，在套筒(O內底部與下端蓋(3)連接裝有下壓板(7)，下壓板(7)的兩側與套筒(I)之間裝有下定位板(9 )，在相鄰三側的下定位板(9 )的上面、對應套筒(I)上的油缸裝配孔(1-1)處設實心側壓板(10)，實心側壓板(10)上嵌裝油缸(13)，在右側的下定位板(9)上面、對應套筒(I)上的階梯孔(1-3)裝有空心側壓板(11)，在空心側壓板(11)和實心側壓板(10)上面設上定位板(8)，在空心側壓板(11)和實心側壓板(10)之間裝大塊的煤樣(16)，在煤樣(16)上方的上定位板中間裝上壓板(6)，在套筒(I)的上方裝擋板(5)，擋板(5)上端卡裝在上端蓋(2 )凸臺下面，擋板(5 )的中心孔中穿裝活塞杆(4-1)，活塞杆(4-1)上的活塞(4)裝在上端蓋(2 )內與擋板(5 )之間，活塞杆(4-1)穿過上端蓋(2 )中心孔與外部連接，在上壓板(6 )與活塞杆(4-1)的中心對應設有貫通的氣孔(4-2)，氣孔(4-2)通至套筒(I)中的煤樣(16)。
2.根據權利要求I所述的煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置，其特徵在於油缸(13)中裝油缸活塞(13-1)，油缸(13)底面上中心處設進油孔(13-2)。
3.根據權利要求I所述的煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置，其特徵在於空心側壓板(11)的通孔中固定裝有壓套(12)，在壓套(12)中裝有機玻璃(14)。
4.根據權利要求I所述的煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置，其特徵在於在上端蓋(2)的上端面上螺紋連接設有嵌式注油口(2-1)。
全文摘要
本發明屬於煤礦中瓦斯監測用實驗裝置，特別涉及一種煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置，套筒(1)的上端螺紋連接上端蓋(2)，下端螺紋連接下端蓋(3)，在套筒(1)內與下端蓋(3)裝下壓板(7)，下壓板(7)與套筒(1)之間裝下定位板(9)，下定位板(9)上面設實心側壓板(10)，實心側壓板(10)上嵌裝油缸(13)，在右側的下定位板(9)上面裝空心側壓板(11)，空心側壓板(11)和實心側壓板(10)上面設上定位板(8)，在煤樣(16)上方裝上壓板(6)，在套筒(1)的上方裝擋板(5)，擋板(5)的中心孔裝活塞杆(4-1)，活塞(4)裝在上端蓋(2)內與擋板(5)之間，煤與瓦斯突出射流特徵模擬實驗裝置避免了被動式手動打開突出口由於速度慢而對突出能量的影響，加壓保持恆定，並可準確調節所需壓力。
文檔編號G01N33/00GK102645518SQ201210105898
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月12日 優先權日2012年4月12日
發明者唐巨鵬, 徐連滿, 李利萍, 李成全, 楊森林, 潘一山, 王亞林 申請人:遼寧工程技術大學