[发明专利]一种补气的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置及方法

权利要求书

1.一种补气的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验方法，其特征在于：该方法所使用的装置包括补气罐，所述补气罐与补气管路连接，所述补气管路上设有单向阀，所述补气管路另一端与充气法兰的进气口连接，所述充气法兰上设有出气口，所述出气口与突出腔体的内腔连通，所述突出腔体包括突出腔体主体和突出口，所述突出腔体主体一端与充气法兰连接并密封，所述突出腔体主体另一端与突出口相连；所述补气罐内的气体通过补气管路经充气法兰向突出腔体内补气；

该方法包括如下步骤：

A、确定所需最大补气量V₂和补气罐容积V₃，V₃≥V₂；

a1、根据突出腔体体积V₀计算实际煤层中突出煤体的当量半径r；

a2、根据突出煤体当量半径r计算实际煤层中卸压区煤体的当量半径R；

a3、计算除突出煤体外的卸压区煤体的体积V₁；

a4、计算卸压区参与突出做功的游离瓦斯体积即为所需最大补气量V₂；

B、确定补气管路内径d₁；

b1、确定单位时间内补气罐向突出腔体补充的瓦斯量Q₂及气流速度v；

b2、根据单位时间内补气罐向突出腔体补充的瓦斯量Q₂及气流速度v确定补气管路内径d₁；

C、将补气罐及内径d₁的补气管路与突出腔体连接，开展煤与瓦斯突出动力效应模拟实验；

c1、向突出腔体内装填满由一定粒径密度及比例组成的颗粒煤；将补气罐内充入体积为V₂的瓦斯气体；

c2、突出腔体抽真空且完成之后充入设定压力为p₁的瓦斯并充分吸附；

c3、打开补气管路上的单向阀，补气罐内瓦斯通过补气管路，充气法兰向突出腔体主体内均匀充气，模拟实际煤层中卸压区煤体向突出煤体的瓦斯渗流；

c4、进行实验，观测并记录实验数据。

2.根据权利要求1所述的一种补气的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验方法，其特征在于：

所述步骤第a1步中，V₀＝π(D²L+d²l)/4，D-突出腔体主体直径，mm；L-突出腔体主体长度，mm；d-突出口直径，mm；I-突出口长度，mm；

3.根据权利要求1所述的一种补气的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验方法，其特征在于：所述第a2步中，R＝1.8886r^0.935，单位：m。

4.根据权利要求1所述的一种补气的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验方法，其特征在于：所述第a3步中，V₁＝4π(R³-r³)/3，单位：m³。

5.根据权利要求1所述的一种补气的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验方法，其特征在于：所述第a4步中，V₂＝10V₁p₁ω₀，p₁-煤层瓦斯压力，单位：MPa；ω₀-孔隙率，％。

6.根据权利要求1所述的一种补气的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验方法，其特征在于：所述第b1步中，Q₂＝4Q₁(DL+d1)/d₀²，Q₁-实测标准煤样在瓦斯压力p₁条件下达峰值强度破坏时瓦斯渗速度，单位：mL/s；d₀-标准煤样直径，单位：mm；ρ-瓦斯压力p₁时的密度，单位：kg/m³；Δp＝0.1atm。

7.根据权利要求1所述的一种补气的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验方法，其特征在于：所述第b2步中，

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