[发明专利]三轴煤与瓦斯多次突出试验泄压方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤与瓦斯突出试验方法，特别是涉及一种三轴煤与瓦斯多次突出试验泄压方法。

背景技术

煤与瓦斯突出是煤矿井下一种极其复杂的动力现象，它严重地威胁着煤矿安全生产，影响着煤矿生产能力的发挥。在掘进工作面，特别是石门揭煤过程中经常发生煤与瓦斯延期突出，它是爆破或作业后一段时间内在爆破或作业处发生的煤与瓦斯突出。急倾斜煤层等在第一次突出发生后也曾发生过二次突出甚至是三次突出。据不完全统计，全国发生延期突出次数占总突出次数的百分之几，尽管所占比例不大，但因为“延期”，这类突出往往出乎人们的意料之外，延期突出的延期时间，无一定的规律，短则几分钟，长则十几小时，甚至几天;二次突出也常发生在第一次突出后的清理过程中；如果突出时，正好碰上工作面有人进行作业或者是正在对上次突出后进行清理，人员不能及时撤退，对矿工的危害极大，造成重大人员伤亡和财产损失，严重威胁着矿井安全生产。煤与瓦斯突出发生的机理与形式是复杂的，随着煤矿开采深度的增加以及开采条件日益复杂化，煤与瓦斯突出的发生也更加难以预测，目前，国内外学者对煤与瓦斯突出的机理研究已取得一些成果，但是绝大部分成果都是现场统计资料及实验室研究提出的假说。这些假说都只能对煤与瓦斯突出的某一部分现象给予说明，还不能构成量化的完整的原理体系。利用现有的假说对煤与瓦斯突出进行预测有很大的难度，并且准确性不高，这就给矿井安全生产带来了巨大的隐患。

目前，进行煤与瓦斯突出试验的装置主要存在以下问题：（1）采用的试件多为型煤，型煤虽然在一定程度上与原煤有相似性，但是两者还是存在较大的差异，在对煤与瓦斯突出机理的研究上有一定的局限性；（2）部分型煤试件尺寸较大，试验准备周期较长；（3）装置安装较为复杂；（4）装置只能产生一次突出，不能够真实的反映井下煤与瓦斯突出现象；（5）突出口打开速度较慢，在一定程度上影响了煤与瓦斯突出的时间，不能接近现场情况。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种三轴煤与瓦斯多次突出试验泄压方法。该试验泄压方法能够达到快速泄压的效果，并且能产生煤与瓦斯多次突出或煤与瓦斯延时突出的现象，从而对煤与瓦斯突出发生的机理进行更全面、更科学的研究。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

三轴煤与瓦斯多次突出试验泄压方法，在该试验泄压方法中采用了第一次压力室和第二次压力室；

所述第一次压力室和第二次压力室均包括压力室套筒、弹簧锁止销、刺破刀具、蓄能弹簧座、蓄能弹簧、顶盖、密封铝片和密封螺塞；所述压力室套筒的圆周上均布设有至少两个通孔，每个通孔内设有一伸进压力室套筒内的弹簧锁止销，所述弹簧锁止销与通孔滑动、且密封配合；所述蓄能弹簧座为中空结构，蓄能弹簧座设在压力室套筒内并与压力室套筒的内壁滑动配合，所述顶盖为中空结构并安装在压力室套筒的顶部，顶盖与压力室套筒密封配合，所述蓄能弹簧的一端压在蓄能弹簧座上，蓄能弹簧的另一端压在顶盖上，所述蓄能弹簧座压在弹簧锁止销上；所述刺破刀具为中空结构，刺破刀具安装在蓄能弹簧座的中部下方；所述密封铝片设置在顶盖的中空孔内，密封螺塞旋合在顶盖的中空孔内并压在密封铝片上，密封铝片与顶盖的中空孔内壁密封配合；  

该试验泄压方法包括如下步骤：

1）将第一次压力室安装在主压力室的顶部，使第一次压力室的压力室套筒与主压力室的围压腔上盖的顶部密封配合，第一次压力室上的刺破刀具对准主压力室上的密封铝片；第二次压力室安装在第一次压力室的顶部，使第二次压力室的压力室套筒与第一次压力室的压力室套筒的顶部密封配合，第二次压力室上的刺破刀具对准第一次压力室上的密封铝片；

2）启动数据控制与采集系统，监测第一次压力室和第二次压力室内的温度以及气体压力的变化，并对其进行采集；

3）向第一次压力室和第二次压力室内充入瓦斯气体； 

4）一切准备就绪后，使第一次压力室上的弹簧锁止销从压力室套筒内移出，第一次压力室的蓄能弹簧座下移，第一次压力室内的刺破刀具刺破主压力室内的密封铝片，产生一次突出达到快速泄压；

5）使第二次压力室上的弹簧锁止销从压力室套筒内移出，第二次压力室的蓄能弹簧座下移，第二次压力室内的刺破刀具刺破第一次压力室内的密封铝片，产生二次突出达到快速泄压；整个实验过程中，对试验的各个数据进行实时监测与收集。

与现有技术相比，本发明的三轴煤与瓦斯多次突出试验泄压方法具有如下优点：