一种气体膨胀动态拉伸煤粒破裂实验装置的制作方法

本实用新型用于研究气体对煤粒破坏作用效果，具体涉及一种气体膨胀动态拉伸煤粒破裂实验装置。

背景技术：

煤与瓦斯突出是一种严重的煤矿井下动力灾害，在突出发生的过程中，瓦斯对煤体的作用十分复杂，通过实验研究得出气体与煤体破坏的关系，对于突出的预测与防治具有十分重要意义。

煤是一种双重孔隙结构，内部含有相互连通的微观孔隙和宏观裂隙。在含瓦斯煤层中，瓦斯赋存状态有游离和吸附两种形式。当游离瓦斯和吸附瓦斯处于平衡状态时：游离的瓦斯吸附在孔隙、裂隙表面，会使煤体内微观分子之间距离延长，相互作用力减弱，引起强度降低，煤体骨架只产生微弱变形，但煤体尚未发生宏观破裂。当发生煤与瓦斯突出时：瓦斯从煤层中快速喷出，在压力梯度驱动下，煤粒的孔隙、裂隙内的瓦斯也发生渗流，但由于瓦斯喷出泄放的速度远远大于煤粒瓦斯渗透速度，煤体内外形成瓦斯压差，驱动裂纹扩展，最终导致煤粒的破坏。

目前，用于分析气体对煤粒破坏作用的实验装置较少，因此，本实用新型设计了一种气体膨胀动态拉伸煤粒破裂实验装置，结构稳定，操作简单，安全性高，实用性强。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种气体膨胀动态拉伸煤破裂实验装置，其结构稳定，操作简单，安全性高，实用性强，一次实验可获得需求范围内的多种直径的次生煤粒，次生煤粒与原生煤粒进行对比分析，可得到气体的压力和种类与煤粒破裂之间的关系。

本实用新型包括高压气瓶1、减压阀2、截止阀3、压力表4、盲板法兰5、对丝6、盛煤管7、左连接法兰8、右连接法兰9、连接管10、气动球阀11、泄压管12、平焊法兰13、第一管箍14、第二管箍15、第三管箍16、第一储煤管17、第二储煤管18、第三储煤管19、第一筛网20、第二筛网21、PVC薄膜22和聚乙烯薄膜23。其中高压气瓶1直径159mm，壁厚4.5mm，高度1210mm，公称容积15L；减压阀2输入压力量程0-25mpa，输出压力量程 0-5mpa；截止阀3为PPR双头活接阀门，内径14mm；压力表4量程为0-5mpa；盲板法兰5 外径210mm，厚度20mm，在盲板法兰5中央加工直径10mm的贯穿孔；对丝6为M16*1.5，焊入到盲板法兰5中央的贯穿孔内；左连接法兰8和右连接法兰9尺寸相同，外径210mm，内径78mm，厚度20mm，螺孔中心距170mm；盛煤管7直径140mm，厚度10mm，与盲板法兰5和左连接法兰8焊接到一起，组成盛煤腔体；左连接法兰8与右连接法兰9通过4个 M16*60的螺栓连接；连接管10外径76mm，长度100mm，厚度4mm，左侧与右连接法兰9 焊接，右侧套丝后与丝扣式气动球阀11螺纹连接；泄压管12外径76mm，长度200mm，厚度4mm，左侧与丝扣式气动球阀11螺纹连接，右侧与外径110mm，内径78mm，厚度20mm 的平焊法兰13焊接；第一管箍14、第二管箍15和第三管箍16尺寸相同，内径110mm，厚度5mm，长60mm；第一储煤管17、第二储煤管18和第三储煤管19尺寸相同，外径110mm，长度1000mm，厚度5mm；平焊法兰13与第一储煤管17，通过第一管箍14进行直接连接；第一储煤管17和第二储煤管18通过第二管箍15相连，第二储煤管18和第三储煤管19通过第三管箍16相连，两储煤管连接处装有第一筛网20和第二筛网21；PVC薄膜22直径120mm，厚度3mm，用胶水粘接在第三储煤管19端部；聚乙烯薄膜23厚度0.1mm，做成袋状，端部用胶水粘接在第三储煤管19端部。其中盲板法兰5、盛煤管7、左连接法兰8、右连接法兰9、连接管10、泄压管12和平焊法兰13均为304不锈钢材质，第一管箍14、第二管箍15、第三管箍16、第一储煤管17、第二储煤管18和第三储煤管19均为PVC材质。

本实用新型气体膨胀动态拉伸煤粒破裂实验装置，开始实验前，原生煤粒从左连接法兰 8装入到盛煤腔体内，安装好预设孔径的第一筛网20和第二筛网21，然后将装置连接好，打开高压气瓶1，将减压阀2调整至预设压力大小，打开截止阀3将气体充入到盛装煤块的腔体内，压力表4达到预设压力充气完毕，关闭截止阀3，一段时间后，压力表4的示数稳定说明腔体内气密性良好，打开气动球阀11，腔体内泄压煤块被破碎，各种需求粒径的煤粉经泄压管7流入到三个储煤管和聚乙烯薄膜23内。本实用新型结构稳定，操作简单，安全性高，一次实验可以收集到不同粒径的次生煤粒，整套装置实用性强。

附图说明

图1为本实用新型系统示意图；

图2为气动球阀与两侧钢管结合示意图；

图3为平焊法兰与储煤管结合示意图；

图4为两根储煤管结合示意图；

图中1-高压气瓶、2-减压阀、3-截止阀、4-压力表、5-盲板法兰、6-对丝、7-盛煤管、8- 左连接法兰、9-右连接法兰、10-连接管、11-气动球阀、12-泄压管、13-平焊法兰、14-第一管箍、15-第二管箍、16-第三管箍、17-第一储煤管、18-第二储煤管、19-第三储煤管、20-第一筛网、21-第二筛网、22-PVC薄膜、23-聚乙烯薄膜、24-气动球阀内螺纹。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

本实用新型包括高压气瓶1、减压阀2、截止阀3、压力表4、盲板法兰5、对丝6、盛煤管7、左连接法兰8、右连接法兰9、连接管10、气动球阀11、泄压管12、平焊法兰13、第一管箍14、第二管箍15、第三管箍16、第一储煤管17、第二储煤管18、第三储煤管19、第一筛网20、第二筛网21、PVC薄膜22和聚乙烯薄膜23。其中高压气瓶1出口处通过管道连接减压阀2、截止阀3、压力表4和M16*1.5的对丝6；盲板法兰5中央加工直径10mm的贯穿孔，将对丝6焊接到孔内；盛煤管7与盲板法兰5和左连接法兰8同心焊接组成盛煤腔体；在左连接法兰8与右连接法兰9之间夹有四氟垫片，四氟垫片外径158mm、内径76mm、厚 3mm，4个M16*60的螺栓将左连接法兰8与右连接法兰9连接到一起；连接管10左侧与右连接法兰9进行同心焊接，连接管10右侧套丝后与气动球阀11螺纹连接；泄压管12左侧套丝与气动球阀11螺纹连接，泄压管12右侧与平焊法兰13同心焊接；平焊法兰13与第一储煤管17通过第一管箍14直接相连；第一储煤管17和第二储煤管18通过第二管箍15相连、第二储煤管18和第三储煤管19通过第三管箍16相连，并且第一储煤管17和第二储煤管18 连接处夹有第一筛网19、第二储煤管18和第三储煤管19连接处夹有第二筛网21，第三储煤管19右侧端部粘有PCV薄膜20和聚乙烯薄膜23。本装置在使用前，先将原生煤粒装入到盛煤腔体内，在三根储煤管间安装预设尺寸的两片筛网，连接好整套装置后，打开高压气瓶 1、减压阀2和截止阀3对腔体内进行充气，当充气完毕后关闭截止阀3，一段时间后压力表 4示数不再变化，说明装置气密性良好，打开气动球阀11进行泄压碎煤，然后可在储煤管和聚乙烯薄膜内获得相应尺寸的次生煤粒。