巷道揭露时煤与瓦斯突出模拟实验装置

摘要

本发明公开了一种巷道揭露时煤与瓦斯突出模拟实验装置，其特征在于包括密封加载盒、煤样试件、柔性加载系统和瓦斯供应系统；深埋巷道围岩的受力、变形和破坏问题可以近似认为是轴对称问题，因此，取其一部分进行试验即可反映围岩整体的性质；本发明首先通过加载使试件处于高应力状态下，然后通过快速抽出密封加载盒的下挡板来模拟巷道的揭露；巷道揭露时试件在围岩压力和瓦斯压力影响下产生一定的破坏，并产生一定的位移，在这个过程中反力钢绞线对试件迅速进行补充加载，模拟了外部围岩对煤岩体的进一步挤压做功；在这个过程中，煤体中吸附的瓦斯也大量解吸，也会对煤岩体做功；最终，煤样试件在瓦斯压力、围岩应力、振动影响等综合因素影响下发生煤与瓦斯突出。

主权项

一种巷道揭露时煤与瓦斯突出模拟实验装置，其特征在于：包括密封加载盒、煤样试件、柔性加载系统和瓦斯供应系统；所述的密封加载盒，包括梯形板、侧挡板、加载垫块、上盖板和下挡板；上述各装置接触部位设置垫橡胶垫以保证密封性能；梯形板包括第一梯形板和第二梯形板，其斜面的倾角与煤样试件斜面倾角相匹配；侧挡板包括第一侧挡板和第二侧挡板，分别固定在梯形板的前后两侧，其内表面分别与煤样试件的前后表面接触，第一侧挡板下侧预留弧形孔；加载垫块上半部分为圆柱体结构，下半部分为圆弧形钢板，钢板下表面设有纵横交叉的导气槽，下表面还设有一层钢丝网，钢丝网与煤样试件上表面接触；加载垫块侧面和梯形板斜面间留有空隙，防止加载过程中两者发生挤压；上盖板中间留有圆形孔，加载垫块的圆柱体结构由圆形孔通过，圆形孔表面设有橡胶密封垫，与圆柱体结构紧密接触，既允许圆柱体结构和上盖板可以发生相对运动，又防止气体由此溢出，上盖板的一侧还预留瓦斯注入孔；下挡板安装在煤样试件的下侧，其左右两侧面与梯形板接触，后侧面与第二侧挡板接触，前侧穿过第一侧挡板预留的弧形孔；在密封加载盒内壁涂有润滑材料以减小其与煤样试件之间的摩擦力；所述煤样试件，上下表面为同轴圆弧面，左右侧面的延伸线通过上述圆弧面的轴线，前后侧面垂直于水平面，四个侧面均涂有704硅橡胶并与密封加载盒紧密接触以保证其气密性；所述的柔性加载系统，用于对试件加载，使煤岩体达到要求的应力状态，并发生一定程度的破碎，包括底座、加载油缸、油源、反力板、反力钢绞线和支撑导轨；加载油缸共有两个，用于施加静载荷；反力板左右两侧分别设有多个用于连接反力钢绞线的通孔；反力钢绞线有多条，其中任意一条的一端固定在底座上，另一端固定在反力板上，通过调整钢绞线的数目和/或直径来调整柔性加载系统的刚度，在试件破坏过程中反力钢绞线瞬间收缩，对试件迅速进行补充加载，即补充能量，模拟了外部围岩对煤岩体的进一步挤压做功；支撑导轨固定在底座上，其作用是在实验前托住密封加载盒，在实验过程中防止其发生偏斜；所述的瓦斯供应系统，包括瓦斯供应罐、第一高压管、第一阀门、气体压力泵、第二高压管、第二阀门、压力表、流量计；瓦斯供应罐和气体压力泵通过第一高压管连接，并在第一高压管上设有第一阀门；气体压力泵和密封加载盒上侧的瓦斯注入孔通过第二高压管相连，并在第二高压管上设有第二阀门、压力表和流量计；真空泵用于在实验过程中对试件抽真空；