煤與瓦斯突出模擬試驗臺的製作方法

2023-10-27 14:29:22 2

專利名稱：煤與瓦斯突出模擬試驗臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種煤與瓦斯突出試驗裝置，具體地說，涉及用於進行不同煤 層傾角、不同地應力、不同瓦斯壓力下的煤與瓦斯突出模擬試驗研究，同時研 究聲發射信號在突出過程中的傳播規律及衰減特徵的煤與瓦斯突出模擬試驗臺o背景技術在煤與瓦斯突出機理研究方面被廣大學者普遍接受的是綜合作用假說，它 認為煤與瓦斯突出是由應力、瓦斯壓力和煤的力學性質綜合作用的結果，但到 目前為止，地應力、瓦斯壓力和煤的力學性質在突出過程中的作用機理也尚未明確。前蘇聯在20世紀50年代就進行了一維突出模擬實驗，試驗表明只有在 很大瓦斯壓力梯度下(每一釐米瓦斯壓力下降幾個兆帕)煤才有可能被破碎和拋 出。20世紀60年代初，日本學者氏平增之在實驗室進行瓦斯拋射煤粒試驗，利 用C02的結晶冰、松香、水泥、煤粒製作了多孔介質模型模擬突出，試驗在多 孔介質孔隙瓦斯壓力下引起材料的破碎和拋出，最後發展為類似蘇聯的綜合考 慮地層應力和瓦斯壓力的突出模擬試驗。與蘇聯的突出模擬試驗相比，日本模 擬裝置的優點在於模型中有一段模擬圍巖的水泥段，能進行"掘進"等作業； 其缺點是用冰、水泥或松香等這些無瓦斯吸附能力的材料做模型，不論其物化 性質或力學性質都與煤相差甚遠。不能算是真正的模擬，只能算作是"複製"。在國內，20世紀80年代初，我國煤炭科學研究院撫順分院王佑安教授首先 開展了煤與瓦斯突出一維模擬試驗研究，現場採集煤樣，實驗室成型，模擬W、V類突出危險煤，得出了一維條件下突出強度同垂直應力、瓦斯壓力之間的定 量關係。1996年，中科院力學所孟祥躍等人開發了既能改變地應力又能改變瓦 斯壓力的二維煤與瓦斯突出實驗裝置。2000年中國礦業大學郭立穩、俞啟香、 蔣承林通過煤與瓦斯突出裝置研究了突出過程中的溫度變化，認為在煤與瓦斯 突出過程中，煤體溫度的升高是由地應力破碎煤體使彈性能釋放造成的,而溫度 降低則是由於瓦斯氣體解吸和膨脹造成的，其變化是先升高後降低並連續變化 的。2002年焦作工學院牛國慶、顏愛華、劉明舉等也設計了煤與瓦斯突出裝置， 用來考察煤與瓦斯突出過程中的溫度變化，研究結果認為在煤與瓦斯突出過程 中，瓦斯的膨脹做功過程並非絕熱過程，而是一個接近於等溫過程的多變過程。 2004年焦作工學院蔡成功等又按照相似理論設計了三維煤與瓦斯突出模擬實驗 裝置，實驗模擬了不同煤型強度、三向應力、瓦斯壓力條件下的煤與瓦斯突出 過程,得出了突出強度同瓦斯壓力、煤型強度、三向應力、瓦斯壓力關係數學模 型,分析認為，應力和煤的力學性質是決定突出強度的主要因素。蔡成功等在原有 實驗裝置上進行改進，又按相似理論設計了三維煤與瓦斯突出模擬實驗裝置。 該實驗裝置用來進行模擬突出的煤樣模型尺寸的長、寬、高為225mm X 225mm X137mm。應力施加系統為TYS-500型巖石應力試驗機。垂直軸壓直接由試驗 機軸向系統施加。側向應力為圍壓，用專用的側向液壓油缸施加，液壓油由試 驗機側壓系統供液。在突出模擬時用標準精密壓力表和試驗機計量系統共同計 量施加的壓力。煤樣成型後，連續脫氣48h，然後充氣吸附48h以上。當應力、 瓦斯壓力無變化，即裝置無漏氣、卸載時，採用機械方式突然打開突出口，使 其發生突出完成實驗。為安全起見，充氣介質採用co2。然而，原有煤與瓦斯突出實驗裝置，雖在一定程度上加深了煤與瓦斯突出 機理的研究進展，但或多或少的存在以下缺點以上幾個實驗裝置所採用的模型尺寸較小，所用氣體介質為C02或N2，並且所有的模型均是水平的，而現實情況，井下為水平傾角的煤層相對較少，不能完全模擬現場實際含瓦斯煤層，尤其是頂底板石門揭煤突出情況所遇到的煤層都是傾斜的；並且，裝置突出口 的打開方式也均為手動，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，與真實井下煤與瓦斯突出存在差別；除此之外，以上所有的實驗 裝置所施加的應力也都是均勻的，沒有模擬出採面由於採礦活動造成的局部應 力集中，而應力集中往往又是造成突出的重要因素。 發明內容本發明的目的在於提供一種煤與瓦斯突出模擬試驗臺，模擬煤與瓦斯的突 出過程。為實現上述目的，本發明的技術方案如下 一種煤與瓦斯突出模擬試驗臺， 在反力框架內安裝有四排呈矩形分布的千斤頂，其中上排千斤頂的頂杆朝下， 並與上壓塊連接，下排千斤頂的頂杆朝上，並與下支撐塊連接，所述上壓塊與 下支撐塊之間夾持有試壓盒，該試壓盒的開口端向前，由端蓋密封，試壓盒的 左端與左排千斤頂的頂杆相抵接，在所述試壓盒的右側面開有突出口，該突出 口可由快速釋放機構的側封板密封，在側封板與右排千斤頂的頂杆之間設有門 支撐，該門支撐可以將所述側封板頂緊在所述突出口上；在所述試壓盒的頂面開有施壓口，該施壓口內相配合地裝有壓板，壓板與上壓塊相抵接，在壓板上 開設的出氣孔中安裝快速氣接頭，所述試壓盒的底面開有充氣孔，該充氣孔中也裝有快速氣接頭；在所述該試壓盒的前、後方各設有封板，該封板固定在所 述反力框架上。本發明通過多組液壓千斤頂向煤樣軸向施壓，通過充氣口向煤樣內充瓦斯， 可模擬井下採煤工作面造成突出的應力集中帶，從而達到模擬煤與瓦斯的突出現象；並且，裝置突出口通過快速釋放機構實施機械化自動控制，高速打開突 出口，使其突出端突然洩壓，避免了採用手動打開突出口由於速度慢而對突出 能量的影響，更真實地模擬了現場突出。該模擬試驗臺通過配置高速攝像機， 可以實現突出全過程的可視化，並可通過高速攝像機全程錄像分析突出過程中 的突出能量衰減程度及聲發射傳播衰減機理隨突出時間的變化關係，而且，通 過在試壓盒內安裝壓力傳感器、溫度傳感器及聲發射探頭，可以測定突出過程 中的瓦斯壓力、煤樣的溫度以及聲發射信號的傳播規律及衰減特徵。作為優選，上述反力框架的左、右兩側各設有一個支架，其中右支架上安 裝電機，該電機的輸出軸與減速機的輸入軸連接，減速機的輸出軸與右轉軸的 一端連接，右轉軸的另一端固定於反力框架的右側面，並且右轉軸通過軸承支 承在右軸承座上；所述左支架上安裝有左軸承座，該左軸承座通過軸承支承左 轉軸，左轉軸與反力框架的左側面固定連接。通過在該試驗臺上增加轉動傳動 裝置，使得反力框架能進行360。旋轉，這樣，可以在水平位置進行裝樣，實驗 開始時，旋轉到豎直位置，方便試驗操作。作為優選，上述反力框架的右側面安裝有半圓形調節圈，該調節圈的兩端 及中部各設有一個第一螺孔，所述右支架上設有軸端擋圈，該軸端擋圈的上端 設有第二螺孔，該第二螺孔通過螺栓與其中的一個第一螺孔連接。當安裝試樣 時，打開電機，反力框架旋轉到水平位置，此時將螺栓擰入第二螺孔和第一螺 孔內，使得反力框架一直保持在水平位置；當安裝完成開始試驗時，把螺栓擰 出，調整反力框架到豎直位置，再將螺栓擰入第二螺孔和第一螺孔內，開始試 驗，有利於方便調節反力框架的位置。作為優選，上述快速釋放機構由對稱設置在反力框架前、後方的氣缸支座、 氣缸和側封板組成，.其中兩個氣缸固定在各自的氣缸支座上，兩氣缸的伸縮杆相對伸出，各氣缸的伸縮杆上均連接有一塊側封板。這樣，將快速釋放機構也 安裝在反力框架上，實現了整個試驗裝置的一體化。作為優選，上述上排千斤頂中每個千斤頂配備一個上壓塊，所述試壓盒上 端的壓板與對應上排千斤頂的頂杆之間通過上壓塊相抵接。將每個千斤頂各連 接一臺油泵，這樣，可以控制每個千斤頂施加在上壓塊上的壓力，當只對一個 千斤頂施加很強的壓力時，可以模擬井下採煤工作面造成突出的應力集中帶， 達到真實模擬井下採煤工作面造成突出的應力集中帶。作為優選，上述壓板的底面及試壓盒的內底壁上均設有凹槽，各凹槽內安 裝泡沫金屬，其中，位於試壓盒內底壁的凹槽的底部設有網狀分布的刻槽，所 述充氣孔的內埠位於該刻槽內，所述出氣孔的內埠位於所述壓板底面的凹 槽內。這樣，充氣口沒有直接與煤樣接觸，而是通過利用泡沫金屬的透氣性， 實現"面充氣"而不再是以往的"點充氣"，更加逼真地實現了實際煤層瓦斯 源，而且，出氣孔同樣沒有直接與煤樣接觸，通過泡沬金屬防止煤粉進入氣管。作為優選，上述試壓盒的軸心線與水平面的夾角為銳角a，a為O。 45° 。， 這樣本發明可以模擬不同傾角煤層的條件下，煤與瓦斯的突出過程。作為優選，上述突出口為圓形，在相同的軸向應力及瓦斯強度下，圓形突 出口更有利於煤樣產生突出。作為優選，由於煤樣的重量達幾噸重，而且其他部件的重量也較大，為了 安裝的方便，在上述反力框架的上方設有單軌電動葫蘆。 有益效果(1)本發明軸向應力通過多組液壓千斤頂完成，可單獨控制每個液壓千斤 頂的壓力，從而可模擬井下採煤工作面造成突出的應力集中帶，更加真實的模擬井下採煤工作面造成突出的應力集中帶。(2)煤樣模型尺寸相比以前國內的裝置較大，且模擬了不同傾角煤層在不 同地應力、不同瓦斯壓力下的煤與瓦斯突出，真實再現了石門揭煤時的突出情 況。(3 )裝置突出口通過快速釋放機構實施機械化自動控制，高速打開突出口 ， 使其突出端突然洩壓，避免了採用手動打開突出口由於速度慢而對突出能量的 影響，更真實地模擬了現場突出。(4)通過給本發明配置高速攝像機，可實現突出全過程的可視化，並可通 過高速攝像機全程錄像分析突出過程中的突出能量衰減程度及聲發射傳播衰減 機理隨突出時間的變化關係；而且，通過在試壓盒內安裝壓力傳感器、溫度傳 感器及聲發射探頭，可以測定突出過程中的瓦斯壓力、瓦斯流量、煤樣的溫度 以及聲發射信號的傳播規律及衰減特徵等參數。


圖1為本發明實施例的結構示意圖； 圖2為圖1的右視圖； 圖3為圖1的俯視圖；圖4為本發明實施例1試壓盒30的結構示意圖；圖5為圖4的A向視圖；圖6為圖4的B-B旋轉向視圖；圖7為圖4的俯視圖；圖8為圖4的C-C向視圖；圖9為圖8的D-D向視圖；圖10為圖8中I處的放大視圖；圖11為本發明實施例2試壓盒30的結構示意圖；圖12為本發明實施例3試壓盒30的結構示意圖；圖13為本發明實施例4試壓盒30的結構示意圖；圖14為本發明實施例快速釋放機構其中一部分的結構示意圖；圖15為圖14的左視圖；圖16為圖14的俯視圖。以上各圖中l一左支架、2 —右支架、3 —減速機機座、4一電機、5 —減速機、8 —右軸 承座、9一右轉軸、IO—調節圈、ll一左轉軸、12 —左軸承座、14一上橫梁、15 _下橫梁、16 —左立柱、17 —右立柱、18 —千斤頂、19一上壓塊、20_下支撐 塊、21 —封板、22 —側梁、23 —門支撐、24 —軸端擋圈、25 —單軌電動葫蘆、 26 —反力框架、27 —第一螺孔、28 —第三密封圈、29 —快速氣接頭、30 —試壓 盒、31—突出口、 32 —端蓋、33 —第一密封圈、34—凹槽、35 —刻槽、36_泡 沫金屬、37 —第二密封圈、38 —第二螺孔、39 —壓板、40 —氣缸、41一氣缸支 座、42—側封板、43 —支撐杆、44一支撐梁、45 —連接頭、46_墊塊。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例進一步對本發明加以說明 實施例1如圖l、圖2及圖3所示，為本發明之煤與瓦斯突出模擬試驗臺，試驗臺主 要由反力框架26、試壓盒30、快速釋放機構及千斤頂18組成。反力框架26由左立柱16、右立柱17及安裝在該左立柱16、右立柱17上、 下端的上橫梁14和下橫梁15組成，反力框架26的內側四周各安裝有一排千斤 頂18，每個千斤頂18都連接有一個油泵，這樣可以通過調節油泵來控制每個千斤頂18的壓力，也可以設定程序，通過計算機來控制每個千斤頂18的壓力。 其中，上排千斤頂18的頂杆朝下，上排千斤頂18中每個千斤頂的前端各與一 個上壓塊19連接，下排千斤頂18的頂杆朝上，下排千斤頂18中每個千斤頂的 前端也各與一個下支撐塊20連接，所述上壓塊19與下支撐塊20之間夾持有試 壓盒30，該試壓盒30的左端與左排千斤頂18的頂杆相抵接，在所述試壓盒30 的右側面開有圓形突出口 31，該突出口 31可由快速釋放機構的側封板42密封， 在側封板42與右排千斤頂18的頂杆之間設有門支撐23，該門支撐23可以將所 述側封板42頂緊在所述突出口 31上。如圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9及圖10，所示，試壓盒30為鋼板焊 接而成的盒體，試壓盒30的前端開口，並經螺釘安裝有端蓋32，端蓋32與試 壓盒30之間安裝有第三密封圈28，在本實施例中，試壓盒30為平行四邊形， 該試壓盒30的軸心線與水平面的夾角為15° ，在所述試壓盒30的頂面開有施 壓口，該施壓口內相配合地裝有壓板39，該壓板39與施壓口之間安裝有第二密 封圈37，壓板39與上壓塊19相抵接，在壓板39上開設有5個出氣孔，每個出 氣孔中均安裝有快速氣接頭29，所述試壓盒30的底面開有充氣孔，該充氣孔中 也裝有快速氣接頭29，在將本發明用於實驗研究時，將所述充氣孔上的快速氣 接頭29經氣管與甲烷氣瓶相連，用於向試壓盒30內充瓦斯，所述出氣孔上的 快速氣接頭29經氣管與安裝在反力框架26外的壓力傳感器和流量計相連，通 過壓力傳感器測定瓦斯壓力的大小，通過流量計測定瓦斯流量的大小。如圖6、圖8及圖9所示，在所述壓板39的底面及試壓盒30的內底壁上均 設有凹槽34，各凹槽34內安裝泡沫金屬36，其中，位於試壓盒30內底壁的凹 槽34的底部設有網狀分布的刻槽35，所述充氣孔的內埠位於該刻槽35內， 所述出氣孔的內埠位於所述壓板39底面的凹槽34內。這樣，充氣口沒有直接與煤樣接觸，而是通過利用泡沬金屬的透氣性，實現"面充氣"而不再是以 往的"點充氣"，更加逼真地實現了實際煤層瓦斯源，而且，出氣孔同樣沒有直 接與煤樣接觸，通過泡沫金屬防止煤粉進入氣管。如圖1所示，在所述該試壓盒30的前、後方各設有三塊封板21，該封板 21固定在所述反力框架26上，前、後的封板21外側各安裝有側梁22，通過封 板21和側梁22來防止試壓盒30在前後方向的變性。這樣，將試壓盒30的四 周固定，只是試壓盒30上端的壓板39可以移動，通過上側面千斤頂18來對煤 樣進行施壓，而且，上側面上安裝有多個上壓塊19，每個上壓塊19對應一個千 斤頂18，而每個千斤頂18施加的壓力可以單獨調節，這樣可以模擬井下採煤工 作面造成突出的應力集中帶，達到真實模擬井下採煤工作面造成突出的應力集 中帶。如圖l、圖2圖3、圖13、圖14及圖15所示，在上橫梁14和下橫梁15的 前後側安裝有支撐梁44，該支撐梁44的兩端經墊塊46安裝在上橫梁14和下橫 梁15上，兩支撐梁44上分別安裝有兩支撐杆43，支撐杆43上各安裝有氣缸支 座41，兩氣缸支座41上分別安裝有氣缸40，兩氣缸40的伸縮杆相對伸出，各 氣缸40的伸縮杆上經連接頭45均連接有一塊側封板42，兩側封板42位於所述 突出口31的右側，當所述氣缸40的伸縮杆伸出時，兩側封板42對接，將所述 突出口 31封住，為了確保兩側封板42將突出口 31密封住，兩側封板42與試 壓盒30右端面之間安裝有第一密封圈33。然後，通過門支撐23將兩側封板42 頂緊。當試壓盒30內的瓦斯壓力和煤樣的軸向應力達到要求時，氣缸40伸縮 杆收縮，帶動側封板42分開，這樣迅速打開突出口31。在反力框架26的前方 安裝高速攝像機，通過高速攝像機記錄整個突出過程，然後，分析突出強度、 突出距離、突出煤粒度、突出時間和突出能量衰減度。如圖l、圖2及圖3所示，為了方便實驗操作，在反力框架26上增加轉動 傳動裝置，所述反力框架26的左、右兩側各設有一個支架，其中右支架2上設 有與該右支架2連為一體的減速機機座3，減速機機座3上安裝有減速機5，該 減速機5的輸入軸與電機4的輸出軸相連，電機4的外殼安裝在減速機5的外 殼上，減速機5的輸出軸經聯軸器與右轉軸9的一端連接，右轉軸9的另一端 固定於反力框架26的右側面，並且右轉軸9通過軸承支承在右軸承座8上；所 述左支架1上安裝有左軸承座12，該左軸承座12通過軸承支承左轉軸11，左 轉軸11與反力框架26的左側面固定連接；所述反力框架26的右側面安裝有半 圓形調節圈10，該調節圈10的兩端及中部各設有一個第一螺孔27，所述右支 架2上設有軸端擋圈24，該軸端擋圈24的上端設有第二螺孔38，該第二螺孔 38通過螺栓與其中的一個第一螺孔27連接。反力框架26在電機4的帶動下能 進行360°旋轉，當所述反力框架26轉動到水平和垂直角度時，該第二螺孔38 均與所述第一螺孔27對齊，當安裝試樣時，打開電機4，反力框架26旋轉到水 平位置，此時將螺栓擰入第二螺孔38和第一螺孔27內，使得反力框架26—直 保持在水平位置；當試驗時，把螺栓擰出，調整反力框架26到豎直位置，再將 螺栓擰入第二螺孔38和第一螺孔27內。如圖l所示，所述反力框架26的上方設有單軌電動葫蘆25，通過單軌電動 葫蘆25來安裝煤樣以及封板21、側梁22。利用本發明進行煤與瓦斯突出實驗時，將事先壓製成型的煤樣裝在試壓盒 30內，煤樣內埋有溫度傳感器，該溫度傳感器與安裝在反力框架26外的計算機 相連，通過溫度傳感器測定在突出過程中的溫度，煤樣的外壁安裝有聲發射探 頭，聲發射探頭經導線與16CHs SAMOS System聲發射測試系統相連，煤樣 成型後，將聲發射測試系統傳感器安裝在固定位置，並與計算機信號採集系統連接好，用來進行測試聲發射信號在突出過程中的傳播規律及衰減特徵。 試驗步驟(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lmm以下的20目、40目、60目、80目、100目粒度大小不等 的5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，依據工業分析中所含水分多少加入適當的水分，通過機 械翻轉機構將整體框架旋轉直水平角度，直接利用液壓千斤頂對要成型的煤樣 施加載荷，根據預先設定好的成型壓力在試驗臺上分次成型。煤樣成型後，將 聲發射測試系統傳感器安裝在固定位置，並與計算機信號採集系統連接好，用 來進行測試聲發射信號在突出過程中的傳播規律及衰減特徵。(2) 脫氣。煤樣成型後，此時保持液壓千斤頂壓力穩定在預定的壓力程度， 檢査實驗容器氣密性，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，維持液壓千斤頂軸向壓力不變，將高壓高純99.9%甲 烷鋼瓶與試壓盒30充氣管道連接妥當，並保證絕對的氣密性，調節壓力傳感器， 使充氣瓦斯壓力穩定到預定值,由模型底部的充氣孔開始向突出裝置中的成型煤 樣充瓦斯，充氣36 48h，使煤樣瓦斯充分吸附平衡。(4) 突出。此時突出模擬裝置中的煤樣實際上相當於一個含"瓦斯"的煤 層，突然打開利用快速釋放機構進行臨時密封的突出口，此時由於瓦斯壓力和 圍壓模擬地應力的作用，使儲存在試壓盒30中的能量從突出口突然釋放而完成 煤與瓦斯的突出，並同時利用高速攝像機進行突出全過程攝像。若突出裝置內的成型煤樣在當時的條件下力量較大,就會形成大型突出；若 突出裝置內的成型煤樣在當時的條件下力量較小,就會出現小型突出或壓出、傾出現象；若突出裝置內的成型煤樣在當時的條件下無突出危險,成型煤樣穩定不 動或有極少量煤體垮落。(5)測定參數。所要測定的突出參數有煤樣成型壓力、突出時的千斤頂 壓力、瓦斯壓力、瓦斯含量、瓦斯流量、突出強度、突出距離、突出煤粒度、 突出時間、突出能量衰減度及聲發射信號等。實施例2試驗臺的結構與實施例l相同，不同的是試壓盒30，如圖11所示，試壓盒 30的軸心線與水平面的夾角為0。，相應更換上壓塊19和下支撐塊20，可以模 擬水平傾角煤層下的煤與瓦斯突出過程。實施例3試驗臺的結構與實施例l相同，不同的是試壓盒30，如圖12所示，試壓盒 30的軸心線與水平面的夾角為30° ，相應更換上壓塊19和下支撐塊20,可以 模擬30°傾角煤層下的煤與瓦斯突出過程。實施例4試驗臺的結構與實施例l相同，不同的是試壓盒30，如圖12所示，試壓盒 30的軸心線與水平面的夾角為45。，為了減小試壓盒30的高度，將試壓盒30 的下端切平。相應更換上壓塊19和下支撐塊20，可以模擬45。傾角煤層下的 煤與瓦斯突出過程。這樣，本發明可以模擬了不同傾角煤層在不同地應力、不同瓦斯壓力下的 煤與瓦斯突出，真實再現了石門揭煤時的突出情況。
權利要求
1.一種煤與瓦斯突出模擬試驗臺，其特徵在於在反力框架(26)內安裝有四排呈矩形分布的千斤頂(18)，其中上排千斤頂(18)的頂杆朝下，並與上壓塊(19)連接，下排千斤頂(18)的頂杆朝上，並與下支撐塊(20)連接，所述上壓塊(19)與下支撐塊(20)之間夾持有試壓盒(30)，該試壓盒(30)的開口端向前，由端蓋(32)密封，試壓盒(30)的左端與左排千斤頂(18)的頂杆相抵接，在所述試壓盒(30)的右側面開有突出口(31)，該突出口(31)可由快速釋放機構的側封板(42)密封，在側封板(42)與右排千斤頂(18)的頂杆之間設有門支撐(23)，該門支撐(23)可以將所述側封板(42)頂緊在所述突出口(31)上；在所述試壓盒(30)的頂面開有施壓口，該施壓口內相配合地裝有壓板(39)，壓板(39)與上壓塊(19)相抵接，在壓板(39)上開設的出氣孔中安裝快速氣接頭(29)，所述試壓盒(30)的底面開有充氣孔，該充氣孔中也裝有快速氣接頭(29)；在所述該試壓盒(30)的前、後方各設有封板(21)，該封板(21)固定在所述反力框架(26)上。
2. 根據權利要求1所述的煤與瓦斯突出模擬試驗臺，其特徵在於所述反 力框架(26)的左、右兩側各設有一個支架，其中右支架(2)上安裝電機(4) 該電機(4)的輸出軸與減速機(5)的輸入軸連接，減速機(5)的輸出軸與右 轉軸(9)的一端連接，右轉軸(9)的另一端固定於反力框架(26)的右側面， 並且右轉軸(9)通過軸承支承在右軸承座(8)上；所述左支架(1)上安裝有 左軸承座(12)，該左軸承座(12)通過軸承支承左轉軸(11)，左轉軸(11) 與反力框架(26)的左側面固定連接。
3、 根據權利要求2所述的煤與瓦斯突出模擬試驗臺，其特徵在於所述反 力框架(26)的右側面安裝有半圓形調節圈(10)，該調節圈(10)的兩端及中 部各設有一個第一螺孔(27),所述右支架(2)上設有軸端擋圈(24)，該軸端擋圈(24)的上端設有第二螺孔(38)，該第二螺孔(38)通過螺栓與其中的一 個第一螺孔(27)連接。
4. 根據權利要求1或2或3所述的煤與瓦斯突出模擬試驗臺，其特徵在於-所述快速釋放機構由對稱設置在反力框架(26)前、後方的氣缸支座(41)、氣 缸(40)和側封板(42)組成，其中兩個氣缸(40)固定在各自的氣缸支座(41) 上，兩氣缸(40)的伸縮杆相對伸出，各氣缸(40)的伸縮杆上均連接有一塊 側封板(42)。
5. 根據權利要求1所述的煤與瓦斯突出模擬試驗臺，其特徵在於所述上 排千斤頂(18)中每個千斤頂配備一個上壓塊(19)，所述試壓盒(30)上端的 壓板(39)與對應上排千斤頂(18)的頂杆之間通過上壓塊(19)相抵接。
6.根據權利要求1或5所述的煤與瓦斯突出模擬試驗臺，其特徵在於在 所述壓板(39)的底面及試壓盒(30)的內底壁上均設有凹槽(34)，各凹槽(34) 內安裝泡沫金屬(36)，其中，位於試壓盒(30)內底壁的凹槽(34)的底部設 有網狀分布的刻槽(35)，所述充氣孔的內埠位於該刻槽(35)內，所述出氣 孔的內埠位於所述壓板(39)底面的凹槽(34)內。
7. 根據權利要求1所述的煤與瓦斯突出模擬試驗臺，其特徵在於所述試 壓盒(30)的軸心線與水平面的夾角為銳角a， ci為0。 ~45° 。
8. 根據權利要求1所述的煤與瓦斯突出模擬試驗臺，其特徵在於所述突 出口 (31)為圓形。
9. 根據權利要求1所述的煤與瓦斯突出模擬試驗臺，其特徵在於所述反 力框架(26)的上方設有單軌電動葫盧(25)。
全文摘要
一種煤與瓦斯突出模擬試驗臺，用於進行不同煤層傾角、不同地應力、不同瓦斯壓力下的煤與瓦斯突出模擬試驗研究，同時研究聲發射信號在突出過程中的傳播規律及衰減特徵，本發明通過多組液壓千斤頂向煤樣軸向施壓，通過充氣口向煤樣內充瓦斯，可模擬井下採煤工作面造成突出的應力集中帶，從而達到模擬煤與瓦斯的突出現象；並且，裝置突出口通過快速釋放機構實施機械化自動控制，高速打開突出口，使其突出端突然洩壓，避免了採用手動打開突出口由於速度慢而對突出能量的影響，更真實地模擬了現場突出。
文檔編號G01N33/00GK101226183SQ20081006927
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月22日 優先權日2008年1月22日
發明者尹光志, 李樹春, 王登科, 王維忠, 江 許, 趙洪寶, 陶雲奇, 魏作安, 鮮學福 申請人:重慶大學