煤與瓦斯突出模擬及煤體滲透特性測(cè)試裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種煤與瓦斯突出模擬及煤體滲透特性測(cè)試裝置，包括電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、突出模擬及滲透測(cè)試裝置、第一瓦斯氣體系統(tǒng)和圍壓液壓系統(tǒng)；突出模擬及滲透測(cè)試裝置由巷幫模擬機(jī)構(gòu)和巷幫周圍環(huán)境模擬機(jī)構(gòu)組成，巷幫模擬機(jī)構(gòu)包括擋板、透氣板、煤巖樣和U型卡套；巷幫周圍環(huán)境模擬機(jī)構(gòu)包括底座、缸筒、下壓頭、上半凹面壓頭、上半凸面壓頭和活塞；第一瓦斯氣體系統(tǒng)包括第一瓦斯氣體罐、第一減壓閥和第一氣壓表；圍壓液壓系統(tǒng)包括圍壓液箱、液壓泵、圍壓液壓力表、圍壓液溢流閥、圍壓液回流閥。本實(shí)用新型專利技術(shù)能夠真實(shí)地模擬礦井的煤與瓦斯突出過程，且能夠用于對(duì)受擾動(dòng)影響的巷幫煤巖體和礦井深部煤巖體的氣體滲透特性進(jìn)行測(cè)試。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本技術(shù)公開了一種煤與瓦斯突出模擬及煤體滲透特性測(cè)試裝置，包括電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、突出模擬及滲透測(cè)試裝置、第一瓦斯氣體系統(tǒng)和圍壓液壓系統(tǒng)；突出模擬及滲透測(cè)試裝置由巷幫模擬機(jī)構(gòu)和巷幫周圍環(huán)境模擬機(jī)構(gòu)組成，巷幫模擬機(jī)構(gòu)包括擋板、透氣板、煤巖樣和U型卡套；巷幫周圍環(huán)境模擬機(jī)構(gòu)包括底座、缸筒、下壓頭、上半凹面壓頭、上半凸面壓頭和活塞；第一瓦斯氣體系統(tǒng)包括第一瓦斯氣體罐、第一減壓閥和第一氣壓表；圍壓液壓系統(tǒng)包括圍壓液箱、液壓泵、圍壓液壓力表、圍壓液溢流閥、圍壓液回流閥。本技術(shù)能夠真實(shí)地模擬礦井的煤與瓦斯突出過程，且能夠用于對(duì)受擾動(dòng)影響的巷幫煤巖體和礦井深部煤巖體的氣體滲透特性進(jìn)行測(cè)試。【專利說明】煤與瓦斯突出模擬及煤體滲透特性測(cè)試裝置
本技術(shù)屬于煤礦安全
，具體涉及一種煤與瓦斯突出模擬及煤體滲透特性測(cè)試裝置。
技術(shù)介紹
在研究煤與瓦斯突出機(jī)理方面，現(xiàn)有的理論均指出地應(yīng)力、瓦斯壓力和煤巖體的力學(xué)性質(zhì)是影響煤與瓦斯突出的三要素，但截止目前，還未能確定出三大要素各自對(duì)煤與瓦斯突出的作用機(jī)理，也未能確定出三大要素對(duì)其影響的大小。因此，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者進(jìn)行了煤與瓦斯突出的實(shí)驗(yàn)室模擬過程，也獲得許多研究進(jìn)展，但是，礦井下煤巖體的地應(yīng)力包括軸壓和圍壓，因圍壓因素難以控制，現(xiàn)有試驗(yàn)大多控制的是軸壓和瓦斯氣體壓力，不能控制圍壓，難以完成圍壓對(duì)煤與瓦斯突出影響的機(jī)理研究；而且，現(xiàn)有的煤與瓦斯突出模擬試驗(yàn)未充分考慮擾動(dòng)因素的影響，即使考慮擾動(dòng)影響也大多是考慮頂板擾動(dòng)的影響，而且不能測(cè)量擾動(dòng)強(qiáng)度和擾動(dòng)時(shí)間，而實(shí)際煤礦井下煤巖體常常因割煤機(jī)的采動(dòng)、掘進(jìn)面的放炮和巷幫煤巖體的打孔等受到不同程度的擾動(dòng)影響，也常因擾動(dòng)影響，煤巖體的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，引發(fā)煤與瓦斯突出，這對(duì)井下正常采煤和人員安全造成了極大威脅，因此現(xiàn)有技術(shù)中煤與瓦斯突出模擬的真實(shí)性較差，還不能夠真實(shí)地模擬煤與瓦斯突出的過程，獲得的研究數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性欠佳。而煤巖體的滲透特性是研究礦井下采礦時(shí)礦井發(fā)生煤與瓦斯突出和突水的基礎(chǔ)，故研究煤巖體的滲透特性具有重要的工程意義。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)煤巖體的滲透特性研究大多是通過實(shí)驗(yàn)室做試驗(yàn)方式進(jìn)行，試驗(yàn)可分為兩類:第一類是通過液體滲透測(cè)流量的方式進(jìn)行煤巖體液體滲透特性測(cè)試；第二類是通過氣體滲透測(cè)流量的方式進(jìn)行煤巖體氣體滲透特性測(cè)試，進(jìn)行煤巖體液體滲透特性測(cè)試和氣體滲透特性測(cè)試時(shí)的試驗(yàn)方法又均分為兩種:一種是在壓差穩(wěn)定的情況下，測(cè)量流體滲透過煤巖體的流量，即穩(wěn)態(tài)法；由于巷幫煤巖體裸露在巷道內(nèi)的側(cè)面受氣體壓力為大氣壓力，內(nèi)部氣體壓力穩(wěn)定在一定值，因此穩(wěn)態(tài)法主要用于對(duì)巷幫煤巖體的滲透特性進(jìn)行測(cè)試；另一種是壓差變化過程中，測(cè)量流體滲透過煤巖體的流量關(guān)于時(shí)間的關(guān)系，即瞬態(tài)法；由于礦井深部的煤巖體內(nèi)部瓦斯常常因氣體壓力差的存在而沿著煤巖體內(nèi)部裂隙和孔隙運(yùn)移，也因運(yùn)移過程中壓力差減小，運(yùn)移速度和流量發(fā)生變化，因此瞬態(tài)法主要用于對(duì)礦井深部煤巖體的滲透特性進(jìn)行測(cè)試。目前，采用穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法進(jìn)行煤巖體液體滲透特性測(cè)試的技術(shù)已較為成熟，但是，采用穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法進(jìn)行煤巖體氣體滲透特性測(cè)試的技術(shù)還處在研發(fā)階段，存在以下的缺陷和不足:(1)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)氣體的三軸滲流試驗(yàn)，但是在三軸滲流試驗(yàn)中的圍壓不可控制，不能為工程技術(shù)人員提供圍壓因素的數(shù)據(jù)，因而工程技術(shù)人員也就無(wú)法研究圍壓對(duì)煤巖體氣體滲透特性測(cè)試的影響；但礦井的不同深度處，煤巖體所受的圍壓大小不同，而煤巖體的氣體滲透特性也會(huì)因圍壓大小的不同而改變；(2)在氣體的單軸滲流試驗(yàn)和三軸滲流試驗(yàn)中，均未考慮擾動(dòng)因素的影響，但礦井下的煤巖體往往因掘進(jìn)巷道和采煤等因素受到不同程度的擾動(dòng)影響，進(jìn)而煤巖體內(nèi)部裂隙演化和分布規(guī)律發(fā)生變化，導(dǎo)致煤巖體的滲流特性發(fā)生改變，從而改變了煤巖體的瓦斯涌出等規(guī)律，故研究擾動(dòng)因素對(duì)煤巖體的滲透特性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種煤與瓦斯突出模擬及煤體滲透特性測(cè)試裝置，其實(shí)現(xiàn)方便，能夠真實(shí)地模擬礦井的煤與瓦斯突出過程，同時(shí)能夠用于對(duì)受擾動(dòng)影響的巷幫煤巖體和礦井深部煤巖體的氣體滲透特性進(jìn)行測(cè)試，功能完備，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)采用的技術(shù)方案是:一種煤與瓦斯突出模擬及煤體滲透特性測(cè)試裝置，其特征在于:包括電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、突出模擬及滲透測(cè)試裝置、第一瓦斯氣體系統(tǒng)和圍壓液壓系統(tǒng)，所述突出模擬及滲透測(cè)試裝置對(duì)中放置在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的底座上；所述突出模擬及滲透測(cè)試裝置由巷幫模擬機(jī)構(gòu)和巷幫周圍環(huán)境模擬機(jī)構(gòu)組成，所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)包括依次對(duì)接的擋板、透氣板、煤巖樣和U型卡套，所述擋板、透氣板、煤巖樣和U型卡套通過電工膠帶纏繞固定為一整體，所述U型卡套由套管和可拆卸連接在套管一端端部的套管蓋組成，所述套管的外壁上設(shè)置有刻度，所述套管蓋上連接有通氣管，所述通氣管上連接有通氣閥和氣體流量計(jì)，所述擋板中部設(shè)置有第一進(jìn)氣通道，所述透氣板中部設(shè)置有與第一進(jìn)氣通道相連通的第二進(jìn)氣通道，所述透氣板上位于第二進(jìn)氣通道的四周設(shè)置有輻射狀的透氣孔道；所述巷幫周圍環(huán)境模擬機(jī)構(gòu)包括底座、固定連接在底座頂部的缸筒和固定連接在缸筒頂部的筒蓋，所述缸筒中部側(cè)壁上開有供巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入的巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔，所述底座頂部中間位置處設(shè)置有凹槽，所述凹槽內(nèi)放置有下壓頭，所述下壓頭的正上方從下到上依次設(shè)置有上半凹面壓頭、上半凸面壓頭和活塞，所述活塞穿過筒蓋，且筒蓋的中間位置處設(shè)置有供活塞穿過的通孔，所述活塞的上端面位于所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的壓頭的正下方，所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)從所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔插入缸筒內(nèi)部，且煤巖樣對(duì)正位于下壓頭的上端面與上半凹面壓頭的下端面之間，U型卡套卡合連接在所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)；所述底座上設(shè)置有第三進(jìn)氣通道和與第三進(jìn)氣通道相連通的氣體入口，所述下壓頭上設(shè)置有與第三進(jìn)氣通道相連通的第四進(jìn)氣通道，所述第四進(jìn)氣通道通過第一氣體傳輸管路與第一進(jìn)氣通道相連通；所述底座上設(shè)置有與缸筒內(nèi)部空間相連通的圍壓液流入通道，所述底座側(cè)部設(shè)置有與圍壓液流入通道相連通的圍壓液入口，所述缸筒側(cè)面設(shè)有排氣口，所述排氣口上連接有排氣口塞；所述第一瓦斯氣體系統(tǒng)包括第一瓦斯氣體罐，所述第一瓦斯氣體罐的出氣口通過第二氣體傳輸管路與氣體入口連接，所述第二氣體傳輸管路上設(shè)置有第一減壓閥和第一氣壓表;所述圍壓液壓系統(tǒng)包括圍壓液箱和一端與圍壓液箱連接的圍壓液流入管，所述圍壓液流入管的另一端與圍壓液入口連接，所述圍壓液流入管上連接有液壓泵和單向閥，位于液壓泵和單向閥之間的一段圍壓液流入管上連接有圍壓液溢流管，所述圍壓液溢流管上連接有圍壓液壓力表和圍壓液溢流閥，位于單向閥和圍壓液入口之間的一段圍壓液流入管上連接有圍壓液回流管，所述圍壓液回流管上連接有圍壓液回流閥。上述的煤與瓦斯突出模擬及煤體滲透特性測(cè)試裝置，其特征在于:包括用于對(duì)振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)的振動(dòng)檢測(cè)裝置，所述振動(dòng)檢測(cè)裝置的振動(dòng)檢測(cè)探頭安放于位于筒蓋外部的活塞的表面上，或安放于拆卸下套管蓋后套管內(nèi)露出的煤巖樣的表面上；位于筒蓋外部的活塞的中部設(shè)置有環(huán)狀凸起，所述活塞上套裝有位于環(huán)狀凸起上部的擾動(dòng)環(huán)。上述的煤與瓦斯突出模擬及煤體滲透特性測(cè)試裝置，其特征在于:包括第二瓦斯氣體系統(tǒng)，所述第二瓦斯氣本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種煤與瓦斯突出模擬及煤體滲透特性測(cè)試裝置，其特征在于：包括電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（40）、突出模擬及滲透測(cè)試裝置（41）、第一瓦斯氣體系統(tǒng)和圍壓液壓系統(tǒng)，所述突出模擬及滲透測(cè)試裝置（41）對(duì)中放置在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（40）的底座上；所述突出模擬及滲透測(cè)試裝置（41）由巷幫模擬機(jī)構(gòu)和巷幫周圍環(huán)境模擬機(jī)構(gòu)組成，所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)包括依次對(duì)接的擋板（1）、透氣板（2）、煤巖樣（3）和U型卡套，所述擋板（1）、透氣板（2）、煤巖樣（3）和U型卡套通過電工膠帶纏繞固定為一整體，所述U型卡套由套管（4?1）和可拆卸連接在套管（4?1）一端端部的套管蓋（4?2）組成，所述套管（4?1）的外壁上設(shè)置有刻度，所述套管蓋（4?2）上連接有通氣管（34），所述通氣管（34）上連接有通氣閥（35）和氣體流量計(jì)（51），所述擋板（1）中部設(shè)置有第一進(jìn)氣通道（5），所述透氣板（2）中部設(shè)置有與第一進(jìn)氣通道（5）相連通的第二進(jìn)氣通道（6），所述透氣板（2）上位于第二進(jìn)氣通道（6）的四周設(shè)置有輻射狀的透氣孔道（7）；所述巷幫周圍環(huán)境模擬機(jī)構(gòu)包括底座（8）、固定連接在底座（8）頂部的缸筒（9）和固定連接在缸筒（9）頂部的筒蓋（10），所述缸筒（9）中部側(cè)壁上開有供巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入的巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔，所述底座（8）頂部中間位置處設(shè)置有凹槽，所述凹槽內(nèi)放置有下壓頭（11），所述下壓頭（11）的正上方從下到上依次設(shè)置有上半凹面壓頭（39）、上半凸面壓頭（12）和活塞（13），所述活塞（13）穿過筒蓋（10），且筒蓋（10）的中間位置處設(shè)置有供活塞（13）穿過的通孔，所述活塞（13）的上端面位于所述電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（40）的壓頭的正下方，所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)從所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔插入缸筒（9）內(nèi)部，且煤巖樣（3）對(duì)正位于下壓頭（11）的上端面與上半凹面壓頭（39）的下端面之間，U型卡套卡合連接在所述巷幫模擬機(jī)構(gòu)插入孔內(nèi)；所述底座（8）上設(shè)置有第三進(jìn)氣通道（14）和與第三進(jìn)氣通道（14）相連通的氣體入口（15），所述下壓頭（11）上設(shè)置有與第三進(jìn)氣通道（14）相連通的第四進(jìn)氣通道（16），所述第四進(jìn)氣通道（16）通過第一氣體傳輸管路（17）與第一進(jìn)氣通道（5）相連通；所述底座（8）上設(shè)置有與缸筒（9）內(nèi)部空間相連通的圍壓液流入通道（18），所述底座（8）側(cè)部設(shè)置有與圍壓液流入通道（18）相連通的圍壓液入口（19），所述缸筒（9）側(cè)面設(shè)有排氣口（20），所述排氣口（20）上連接有排氣口塞（21）；所述第一瓦斯氣體系統(tǒng)包括第一瓦斯氣體罐（22），所述第一瓦斯氣體罐（22）的出氣口通過第二氣體傳輸管路（23）與氣體入口（15）連接，所述第二氣體傳輸管路（23）上設(shè)置有第一減壓閥（24）和第一氣壓表（25）；所述圍壓液壓系統(tǒng)包括圍壓液箱（26）和一端與圍壓液箱（26）連接的圍壓液流入管（27），所述圍壓液流入管（27）的另一端與圍壓液入口（19）連接，所述圍壓液流入管（27）上連接有液壓泵（28）和單向閥（43），位于液壓泵（28）和單向閥（43）之間的一段圍壓液流入管（27）上連接有圍壓液溢流管（29），所述圍壓液溢流管（29）上連接有圍壓液壓力表（30）和圍壓液溢流閥（31），位于單向閥（43）和圍壓液入口（19）之間的一段圍壓液流入管（27）上連接有圍壓液回流管（32），所述圍壓液回流管（32）上連接有圍壓液回流閥（33）。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張?zhí)燔?/a>，任金虎，趙佩佩，于勝紅，宋爽，李偉，成小雨，崔巍，張磊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安科技大學(xué)，
類型：新型
國(guó)別省市：陜西;61