[发明专利]一种煤与瓦斯突出模拟试验装置

说明书

本发明提供一种煤与瓦斯突出模拟试验装置，包括试样加载装置和高压瓦斯发生装置，试样加载装置包括带有围压入口的圆筒，在圆筒右端盖上有轴压入口，圆筒中置有包裹试样的腔体，腔体右端与轴心开有瓦斯入口的轴压活塞套接，腔体的左端与环形支架套接，环形支架的右端与试样间设有有机玻璃板；高压瓦斯发生装置由瓦斯喷头、瓦斯气瓶和瓦斯加压装置组成，瓦斯喷头由冲击头、连接管和与三通连接座组成，三通连接座分别与连接管、瓦斯气瓶和瓦斯加压装置相接。该装置通过围压加载和轴压加载模拟煤岩在井下的应力环境，利用高压瓦斯发生装置获得突发性高压瓦斯，模拟瓦斯压力突然增大导致煤与瓦斯突出发生过程，为煤与瓦斯突出机理研究和预防提供手段。

技术领域：

本发明涉及一种用于开展煤与瓦斯突出机理研究的煤与瓦斯突出模拟试验装置。

背景技术：

随着煤矿开采深度的增加，世界上部分矿井(煤矿)已进入深开采阶段，德国、英国、俄罗斯、中国、日本等国的煤矿最大开采深度均超过千米，其中我国开采深度最大的新汶矿区孙村煤矿开采深度已达到1518米。深部条件下，煤层瓦斯压力大，超过半数为高瓦斯矿井，煤与瓦斯突出灾害严重，进入超千米深井后，矿井动力灾害间会发生互相转化、复合，使煤与瓦斯突出灾害发生机理更加复杂，部分现有的浅部机理已不能完全适用于深部矿井开采，需要对深部煤与瓦斯突出灾害做进一步研究。井下动力灾害发生过程中瓦斯压力并非是缓慢上升，而是具有突然发生的特点。但到目前为止，用于这方面研究的多数模拟实验装置均未考虑瓦斯压力突然增大对发生动力灾害的影响，模拟缺乏真实性。

发明内容：

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单、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的试验装置，为煤与瓦斯突出机理研究和预测防治提供手段。

本发明采用以下技术方案：提供一种煤与瓦斯突出模拟试验装置，包括：试样加载装置和高压瓦斯发生装置，所述试样加载装置包括圆筒，设于圆筒内与所述圆筒同轴心的用于装载试样的腔体，所述圆筒上设有围压入口，且其左端设有左端盖与圆筒密封连接，一环形支架，所述环形支架的左端通过左端盖与所述圆筒的左端密封连接，其右端套接于所述腔体的左端，所述环形支架的右端设有环形挡板，所述环形挡板与试样之间设有脆性有机玻璃板，所述左端盖上设有开孔，使得所述脆性有机玻璃板通过环形挡板和开孔与外界连通；所述圆筒的右端设有右端盖与圆筒密封连接，所述右端盖上设有轴压入口，一轴压活塞可沿圆筒内壁滑动，所述轴压活塞的左端向内凹陷呈漏斗形并套接在所述腔体的右端由于固定所述试样，轴压活塞的右端从所述右端盖伸出，所述轴压活塞的轴心开设有瓦斯入口，所述瓦斯入口连接所述高压瓦斯发生装置；所述高压瓦斯发生装置包括瓦斯喷头，瓦斯气瓶和瓦斯加压装置，所述瓦斯喷头包括冲击头、连接管和三通连接座，所述冲击头的一端与所述瓦斯入口连接，另一端与连接管连接，所述三通连接座的第一管口连接所述连接管，第二管口连接所述瓦斯气瓶，第三管口连接所述瓦斯加压装置。

所述轴压活塞的向内凹陷呈漏斗形的一端与所述试样的外边缘密封接触。

所述冲击头通过剪切阀和剪切阀密封垫与所述连接管螺纹连接。

所述第一管口通过三通连接座密封垫与所述连接管螺纹连接。

所述第二管口由管路通过瓦斯压力表、瓦斯阀门与所述瓦斯气瓶连接。

所述瓦斯加压装置包括水箱和压力缸，所述压力缸中设有水气隔离活塞可沿压力缸内壁滑动，所述水箱由管路通过水阀门和水压表与所述压力缸的一端连接，所述压力缸的另一端与所述第三管口连接。