高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置的制作方法

本技术涉及模拟矿井煤与瓦斯突出设备，具体涉及高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置。

背景技术：

1、煤与瓦斯突出是一种极其复杂的矿井瓦斯动力现象。突出发生时，大量的粉煤和瓦斯瞬间涌入巷道或采场，在巷道或采场形成粉煤-瓦斯气固两相流动，这种特殊的气固两相流动带有暴风般的性质，能逆风流前进充满数千米长的巷道，摧毁井下设施，造成井下人员伤亡，严重时可以引发瓦斯爆炸和煤尘爆炸，造成更大规模的破坏。

2、近年来，随着我国煤矿开采深度的增加，煤层的突出危险性不断增大，许多矿井浅部的非突煤层在采掘活动进入深部水平后逐渐转化为突出煤层，突出事故已成为严重威胁矿井安全生产的最主要因素。为有效防治煤与瓦斯突出灾害，现有大量方法对突出机理进行研究，但是目前这些研究多为定性说明，缺乏深入的理论分析和实验室实验证明，在现场由于煤与瓦斯突出的极度危险性，现场工业性实验无法实施。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置，能够对高压力高瓦斯含量煤层开挖时进行精准模拟实验。

2、本实用新型所采用的技术方案是，高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置，包括箱体，箱体顶部连接有液压加载系统，箱体内底面连接有注气吸附系统，箱体的侧壁连接有声发射监测系统，箱体的一侧壁通过螺纹连接有挡板，挡板靠近箱体的底部设置，箱体的侧壁还连接有真空管，声发射监测系统通过管线连接有上位机。

3、本实用新型的特点还在于：

4、还包括突出监测系统，突出监测系统与挡板和箱体的连接孔匹配，突出监测系统通过管线与上位机连接。

5、液压加载系统包括压板，压板与箱体的尺寸匹配，压板设置于箱体的内部，压板的板面连接有液压加载柱，液压加载柱穿过箱体的顶部。

6、注气吸附系统包括注气管，注气管穿过箱体的侧壁，注气管伸入箱体内的端部连接有筛管，筛管与箱体的内底面连接，筛管的管壁沿其长度方向均匀开设有若干出气孔。

7、声发射监测系统包括若干声发射传感器，声发射传感器安装于箱体相对的两侧壁，声发射传感器通过管线与上位机连接。

8、突出监测系统包括玻璃柱，玻璃柱的一端连接有螺柱，螺柱与挡板和箱体的连接孔匹配，玻璃柱的内壁沿其长度方向连接有若干气体传感器，玻璃柱的内壁还连接有运动摄像机，运动摄像机远离螺柱设置，气体传感器和运动摄像机通过管线与上位机连接，玻璃柱远离螺柱的端部匹配设置有钻头。

9、箱体的内壁还连接有压力传感器，压力传感器通过管线与上位机连接。

10、本实用新型的有益效果是：

11、高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置，以原煤煤样和类煤岩以矿井为主，模拟矿井采掘机在开挖高瓦斯压力的封闭煤层时发生煤与瓦斯突出事故，能够对高压力高瓦斯含量煤层开挖时进行精准模拟，定量化确定煤与瓦斯突出时的能量转换过程、煤中瓦斯瞬时解吸过程和煤粉抛出量和瓦斯压力之间的理论关系。

技术特征：

1.高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置，其特征在于，包括箱体(1)，所述箱体(1)顶部连接有液压加载系统，所述箱体(1)内底面连接有注气吸附系统，所述箱体(1)的侧壁连接有声发射监测系统，所述箱体(1)的一侧壁通过螺纹连接有挡板(4)，所述挡板(4)靠近箱体(1)的底部设置，所述箱体(1)的侧壁还连接有真空管(8)，所述声发射监测系统通过管线连接有上位机。

2.根据权利要求1所述的高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置，其特征在于，还包括突出监测系统，所述突出监测系统与挡板(4)和箱体(1)的连接孔匹配，所述突出监测系统通过管线与上位机连接。

3.根据权利要求1所述的高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置，其特征在于，所述液压加载系统包括压板(3)，所述压板(3)与箱体(1)的尺寸匹配，所述压板(3)设置于箱体(1)的内部，所述压板(3)的板面连接有液压加载柱(2)，所述液压加载柱(2)穿过箱体(1)的顶部。

4.根据权利要求3所述的高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置，其特征在于，所述注气吸附系统包括注气管(7)，所述注气管(7)穿过箱体(1)的侧壁，所述注气管(7)伸入箱体(1)内的端部连接有筛管(71)，所述筛管(71)与箱体(1)的内底面连接，所述筛管(71)的管壁沿其长度方向均匀开设有若干出气孔(72)。

5.根据权利要求1所述的高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置，其特征在于，所述声发射监测系统包括若干声发射传感器(6)，所述声发射传感器(6)安装于箱体(1)相对的两侧壁，所述声发射传感器(6)通过管线与上位机连接。

6.根据权利要求2所述的高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置，其特征在于，所述突出监测系统包括玻璃柱(9)，所述玻璃柱(9)的一端连接有螺柱(13)，所述螺柱(13)与挡板(4)和箱体(1)的连接孔匹配，所述玻璃柱(9)的内壁沿其长度方向连接有若干气体传感器(10)，所述玻璃柱(9)的内壁还连接有运动摄像机(11)，所述运动摄像机(11)远离螺柱(13)设置，所述气体传感器(10)和运动摄像机(11)通过管线与上位机连接，所述玻璃柱(9)远离螺柱(13)的端部匹配设置有钻头(12)。

7.根据权利要求1所述的高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置，其特征在于，所述箱体(1)的内壁还连接有压力传感器(5)，所述压力传感器(5)通过管线与上位机连接。

技术总结
本技术公开了高地应力条件下煤与瓦斯突出的模拟装置，包括箱体，箱体顶部连接有液压加载系统，箱体内底面连接有注气吸附系统，箱体的侧壁连接有声发射监测系统，箱体的一侧壁通过螺纹连接有挡板，挡板靠近箱体的底部设置，箱体的侧壁还连接有真空管，声发射监测系统通过管线连接有上位机。本技术以原煤煤样和类煤岩以矿井为主，模拟矿井采掘机在开挖高瓦斯压力的封闭煤层时发生煤与瓦斯突出事故，能够对高压力高瓦斯含量煤层开挖时进行精准模拟，定量化确定煤与瓦斯突出时的能量转换过程、煤中瓦斯瞬时解吸过程和煤粉抛出量和瓦斯压力之间的理论关系。

技术研发人员：龚选平,叶正亮,孙宝强,范晓刚,曹文超,孙令超,王云,刘帅强
受保护的技术使用者：中煤能源研究院有限责任公司
技术研发日：20230626
技术公布日：2024/1/15