三軸煤與瓦斯多次突出試驗泄壓方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三軸煤與瓦斯多次突出試驗泄壓方法，步驟如下：1）將第一次壓力室安裝在主壓力室的頂部，第二次壓力室安裝在第一次壓力室的頂部；2）啟動數(shù)據(jù)控制與采集系統(tǒng)，監(jiān)測第一次壓力室和第二次壓力室內(nèi)的溫度以及氣體壓力的變化；3）向第一次壓力室和第二次壓力室內(nèi)充入瓦斯氣體；4）第一次壓力室內(nèi)的刺破刀具刺破主壓力室內(nèi)的密封鋁片，產(chǎn)生一次突出達到快速泄壓；5）第二次壓力室內(nèi)的刺破刀具刺破第一次壓力室內(nèi)的密封鋁片，產(chǎn)生二次突出達到快速泄壓；對試驗的各個數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測與收集。該試驗泄壓方法能夠采用不同尺寸的原煤在三軸應力狀態(tài)下進行煤與瓦斯突出試驗，對煤與瓦斯突出發(fā)生的機理進行更全面、更科學的研究。
【專利說明】三軸煤與瓦斯多次突出試驗泄壓方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤與瓦斯突出試驗方法，特別是涉及一種三軸煤與瓦斯多次突出試驗泄壓方法。
【背景技術】
[0002]煤與瓦斯突出是煤礦井下一種極其復雜的動力現(xiàn)象，它嚴重地威脅著煤礦安全生產(chǎn)，影響著煤礦生產(chǎn)能力的發(fā)揮。在掘進工作面，特別是石門揭煤過程中經(jīng)常發(fā)生煤與瓦斯延期突出，它是爆破或作業(yè)后一段時間內(nèi)在爆破或作業(yè)處發(fā)生的煤與瓦斯突出。急傾斜煤層等在第一次突出發(fā)生后也曾發(fā)生過二次突出甚至是三次突出。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國發(fā)生延期突出次數(shù)占總突出次數(shù)的百分之幾，盡管所占比例不大，但因為“延期”，這類突出往往出乎人們的意料之外，延期突出的延期時間，無一定的規(guī)律，短則幾分鐘，長則十幾小時，甚至幾天；二次突出也常發(fā)生在第一次突出后的清理過程中；如果突出時，正好碰上工作面有人進行作業(yè)或者是正在對上次突出后進行清理，人員不能及時撤退，對礦工的危害極大，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失，嚴重威脅著礦井安全生產(chǎn)。煤與瓦斯突出發(fā)生的機理與形式是復雜的，隨著煤礦開采深度的增加以及開采條件日益復雜化，煤與瓦斯突出的發(fā)生也更加難以預測，目前，國內(nèi)外學者對煤與瓦斯突出的機理研究已取得一些成果，但是絕大部分成果都是現(xiàn)場統(tǒng)計資料及實驗室研究提出的假說。這些假說都只能對煤與瓦斯突出的某一部分現(xiàn)象給予說明，還不能構成量化的完整的原理體系。利用現(xiàn)有的假說對煤與瓦斯突出進行預測有很大的難度，并且準確性不高，這就給礦井安全生產(chǎn)帶來了巨大的隱患。
[0003]目前，進行煤與瓦斯突出試驗的裝置主要存在以下問題:(1)采用的試件多為型煤，型煤雖然在一定程度上與原煤有相似性，但是兩者還是存在較大的差異，在對煤與瓦斯突出機理的研究上有一定的局限性；(2)部分型煤試件尺寸較大，試驗準備周期較長；(3)裝置安裝較為復雜；(4)裝置只能產(chǎn)生一次突出，不能夠真實的反映井下煤與瓦斯突出現(xiàn)象；(5)突出口打開速度較慢，在一定程度上影響了煤與瓦斯突出的時間，不能接近現(xiàn)場情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種三軸煤與瓦斯多次突出試驗泄壓方法。該試驗泄壓方法能夠達到快速泄壓的效果，并且能產(chǎn)生煤與瓦斯多次突出或煤與瓦斯延時突出的現(xiàn)象，從而對煤與瓦斯突出發(fā)生的機理進行更全面、更科學的研究。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用了如下技術方案:
三軸煤與瓦斯多次突出試驗泄壓方法，在該試驗泄壓方法中采用了第一次壓力室和第二次壓力室；
所述第一次壓力室和第二次壓力室均包括壓力室套筒、彈簧鎖止銷、刺破刀具、蓄能彈簧座、蓄能彈簧、頂蓋、密封鋁片和密封螺塞；所述壓力室套筒的圓周上均布設有至少兩個通孔，每個通孔內(nèi)設有一伸進壓力室套筒內(nèi)的彈簧鎖止銷，所述彈簧鎖止銷與通孔滑動、且密封配合；所述蓄能彈簧座為中空結構，蓄能彈簧座設在壓力室套筒內(nèi)并與壓力室套筒的內(nèi)壁滑動配合，所述頂蓋為中空結構并安裝在壓力室套筒的頂部，頂蓋與壓力室套筒密封配合，所述蓄能彈簧的一端壓在蓄能彈簧座上，蓄能彈簧的另一端壓在頂蓋上，所述蓄能彈簧座壓在彈簧鎖止銷上；所述刺破刀具為中空結構，刺破刀具安裝在蓄能彈簧座的中部下方；所述密封鋁片設置在頂蓋的中空孔內(nèi)，密封螺塞旋合在頂蓋的中空孔內(nèi)并壓在密封鋁片上，密封鋁片與頂蓋的中空孔內(nèi)壁密封配合；
該試驗泄壓方法包括如下步驟:
1)將第一次壓力室安裝在主壓力室的頂部，使第一次壓力室的壓力室套筒與主壓力室的圍壓腔上蓋的頂部密封配合，第一次壓力室上的刺破刀具對準主壓力室上的密封鋁片；第二次壓力室安裝在第一次壓力室的頂部，使第二次壓力室的壓力室套筒與第一次壓力室的壓力室套筒的頂部密封配合，第二次壓力室上的刺破刀具對準第一次壓力室上的密封鋁片;
2)啟動數(shù)據(jù)控制與采集系統(tǒng)，監(jiān)測第一次壓力室和第二次壓力室內(nèi)的溫度以及氣體壓力的變化，并對其進行采集；
3)向第一次壓力室和第二次壓力室內(nèi)充入瓦斯氣體；
4)一切準備就緒后，使第一次壓力室上的彈簧鎖止銷從壓力室套筒內(nèi)移出，第一次壓力室的蓄能彈簧座下移，第一次壓力室內(nèi)的刺破刀具刺破主壓力室內(nèi)的密封招片，產(chǎn)生一次突出達到快速泄壓；
5)使第二次壓力室上的彈簧鎖止銷從壓力室套筒內(nèi)移出，第二次壓力室的蓄能彈簧座下移，第二次壓力室內(nèi)的刺破刀具刺破第一次壓力室內(nèi)的密封鋁片，產(chǎn)生二次突出達到快速泄壓；整個實驗過程中，對試驗的各個數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測與收集。
[0006]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的三軸煤與瓦斯多次突出試驗泄壓方法具有如下優(yōu)點:
1、該試驗泄壓方法能夠達到快速泄壓的效果，并且能產(chǎn)生煤與瓦斯多次突出或煤與瓦
斯延時突出的現(xiàn)象，從而對煤與瓦斯突出發(fā)生的機理進行更全面、更科學的研究。
[0007]2、該試驗泄壓方法可以監(jiān)測原煤體在突出后的瓦斯壓力和溫度變化情況，以達到在各種因素作用下認識煤與瓦斯突出機制的目標；試驗中可采用原煤進行試驗，結果更符合實際情況，能更好的揭示各種因素的作用。
[0008]3、該試驗泄壓方法能夠實現(xiàn)多次突出與延期突出試驗，為這類特殊且危害程度大的突出情況的防止提供基礎。通過調(diào)節(jié)各壓力室的壓力差誘發(fā)不同程度的突出?？梢哉J識突出過程對煤體的破壞作用，對于煤層中軟分層和突出煤成因研究提供支持；為煤體在突出作用下的損傷情況及微觀破壞狀態(tài)研究提供基礎。以便更科學的研究煤與瓦斯突出產(chǎn)生的機理，形成科學的、完善的理論，為煤礦對煤與瓦斯突出的防治提供理論基礎。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為次壓力室的剖面視圖；
圖2為次壓力室的俯視圖；
圖3為第一次壓力室和第二次壓力室安裝在主壓力室上的結構示意圖。
[0010]附圖中:I一壓力室套筒；2—彈簧鎖止銷；3—刺破刀具；4一畜能彈簧座；5一畜能彈簧；6—頂蓋；7—密封招片；8一密封螺塞；9一第一次壓力室；10—第二次壓力室；11 一主壓力室；12 —圍壓腔上蓋；13—密封招片；14一螺釘；15—密封圈；16—牽引電磁鐵；17—齒條；18—導向套；19一齒條復位部件；20—齒輪和凸輪機構；21—護罩；22—護罩鎖緊螺釘；23—復位彈簧；24—鎖止銷密封圈。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細地描述。
[0012]三軸煤與瓦斯多次突出試驗泄壓方法，在該試驗泄壓方法中采用了第一次壓力室9和第二次壓力室10。
[0013]第一次壓力室9和第二次壓力室10均包括壓力室套筒1、彈簧鎖止銷2、刺破刀具
3、蓄能彈簧座4、蓄能彈簧5、頂蓋6、密封鋁片7、密封螺塞8和鎖止銷驅動機構。壓力室套筒I的圓周上均布設有至少兩個通孔(本實施例中，壓力室套筒I的圓周上均布設有三個通孔)，每個通孔內(nèi)設有一伸進壓力室套筒I內(nèi)的彈簧鎖止銷2，彈簧鎖止銷2通過鎖止銷密封圈24與通孔內(nèi)壁密封配合，彈簧鎖止銷2也可在通孔內(nèi)滑動。蓄能彈簧座4為中空結構，蓄能彈簧座4設在壓力室套筒I內(nèi)并與壓力室套筒I的內(nèi)壁滑動配合，頂蓋6為中空結構并通過螺釘14安裝在壓力室套筒I的頂部，頂蓋6與壓力室套筒I密封配合，蓄能彈簧5的一端壓在蓄能彈簧座4上，蓄能彈簧5的另一端壓在頂蓋6上，蓄能彈簧座4壓在彈簧鎖止銷2上。刺破刀具3為中空結構，刺破刀具3安裝在蓄能彈簧座4的中部下方，本實施例中，刺破刀具3為中空管，中空管的一端通過法蘭盤連接在蓄能彈簧座4的中部下方，中空管的另一端為錐形結構。密封鋁片7設置在頂蓋6的中空孔內(nèi)，密封螺塞8旋合在頂蓋6的中空孔內(nèi)并壓在密封鋁片7上，密封鋁片7通過密封圈15與頂蓋6的中空孔內(nèi)壁密封配
入
口 ο
[0014]鎖止銷驅動機構包括牽引電磁鐵16、齒條17、導向套18、齒條復位部件19、齒輪和凸輪機構20、護罩21和護罩鎖緊螺釘22。齒條17靠近兩端分別設有一導向套18,齒條17與導向套18滑動配合,齒條17的一端設置牽引電磁鐵16,該牽引電磁鐵16用于驅動齒條17在導向套18上滑動，在齒條17的另一端設置齒條復位部件19。齒輪和凸輪機構20上的齒輪與齒條17齒嚙合，凸輪與彈簧鎖止銷2可滑動接觸，在凸輪轉動的過程中，凸輪可推動彈簧鎖止銷2向壓力室套筒I內(nèi)移動，在凸輪脫離彈簧鎖止銷2后，在復位彈簧23的作用下，彈簧鎖止銷2向外移動。在齒輪和凸輪機構20外設置護罩21，護罩21之間通過護罩鎖緊螺釘22連接。
該三軸煤與瓦斯多次突出試驗泄壓方法包括如下步驟:
I)將第一次壓力室9安裝在主壓力室11的頂部，使第一次壓力室9的壓力室套筒I與主壓力室11的圍壓腔上蓋12的頂部密封配合，第一次壓力室9上的刺破刀具3對準主壓力室11上的密封鋁片13 ;第二次壓力室10安裝在第一次壓力室9的頂部,使第二次壓力室10的壓力室套筒I與第一次壓力室9的壓力室套筒I的頂部密封配合，第二次壓力室10上的刺破刀具3對準第一次壓力室9上的密封鋁片7。
[0015]2)啟動數(shù)據(jù)控制與采集系統(tǒng)，監(jiān)測第一次壓力室9和第二次壓力室10內(nèi)的溫度以及氣體壓力的變化，并對其進行采集。
[0016]3)向第一次壓力室9和第二次壓力室10內(nèi)充入瓦斯氣體。
[0017]4)一切準備就緒后，使第一次壓力室9上的彈簧鎖止銷2從壓力室套筒I內(nèi)移出，第一次壓力室9的蓄能彈簧座4下移，第一次壓力室9內(nèi)的刺破刀具3刺破主壓力室11內(nèi)的密封鋁片13，產(chǎn)生一次突出達到快速泄壓。
[0018]5)使第二次壓力室10上的彈簧鎖止銷2從壓力室套筒I內(nèi)移出，第二次壓力室10的蓄能彈簧座4下移，第二次壓力室10內(nèi)的刺破刀具3刺破第一次壓力室9內(nèi)的密封鋁片13，產(chǎn)生二次突出達到快速泄壓；整個實驗過程中，對試驗的各個數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測與收集。
[0019]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.三軸煤與瓦斯多次突出試驗泄壓方法，其特征在于，在該試驗泄壓方法中采用了第一次壓力室(9)和第二次壓力室(10)； 所述第一次壓力室(9)和第二次壓力室(10)均包括壓力室套筒(I)、彈簧鎖止銷(2)、刺破刀具(3)、蓄能彈簧座(4)、蓄能彈簧(5)、頂蓋(6)、密封鋁片(7)和密封螺塞(8);所述壓力室套筒(I)的圓周上均布設有至少兩個通孔，每個通孔內(nèi)設有一伸進壓力室套筒(I)內(nèi)的彈簧鎖止銷(2 )，所述彈簧鎖止銷(2 )與通孔滑動、且密封配合；所述蓄能彈簧座(4 )為中空結構，蓄能彈簧座(4)設在壓力室套筒(I)內(nèi)并與壓力室套筒(I)的內(nèi)壁滑動配合，所述頂蓋(6)為中空結構并安裝在壓力室套筒(I)的頂部，頂蓋(6)與壓力室套筒(I)密封配合，所述蓄能彈簧(5)的一端壓在蓄能彈簧座(4)上，蓄能彈簧(5)的另一端壓在頂蓋(6)上，所述蓄能彈簧座(4)壓在彈簧鎖止銷(2)上；所述刺破刀具(3)為中空結構，刺破刀具(3)安裝在蓄能彈簧座(4)的中部下方；所述密封鋁片(7)設置在頂蓋(6)的中空孔內(nèi)，密封螺塞(8)旋合在頂蓋(6)的中空孔內(nèi)并壓在密封鋁片(7)上，密封鋁片(7)與頂蓋(6)的中空孔內(nèi)壁密封配合； 該試驗泄壓方法包括如下步驟: 1)將第一次壓力室(9)安裝在主壓力室(11)的頂部，使第一次壓力室(9)的壓力室套筒(I)與主壓力室(11)的圍壓腔上蓋(12)的頂部密封配合，第一次壓力室(9)上的刺破刀具(3)對準主壓力室(11)上的密封鋁片(13);第二次壓力室(10)安裝在第一次壓力室(9)的頂部，使第二次壓力室(10)的壓力室套筒(I)與第一次壓力室(9)的壓力室套筒(I)的頂部密封配合，第二次壓力室(10)上的刺破刀具(3)對準第一次壓力室(9)上的密封鋁片(7)； 2)啟動數(shù)據(jù)控制與采集系統(tǒng)，監(jiān)測第一次壓力室(9)和第二次壓力室(10)內(nèi)的溫度以及氣體壓力的變化，并對其進行采集； 3)向第一次壓力室(9)和第二次壓力室(10)內(nèi)充入瓦斯氣體； 4)一切準備就緒后,使第一次壓力室(9)上的彈簧鎖止銷(2)從壓力室套筒(I)內(nèi)移出，第一次壓力室(9)的蓄能彈簧座(4)下移，第一次壓力室(9)內(nèi)的刺破刀具(3)刺破主壓力室(11)內(nèi)的密封鋁片(13)，產(chǎn)生一次突出達到快速泄壓； 5)使第二次壓力室(10)上的彈簧鎖止銷(2)從壓力室套筒(I)內(nèi)移出，第二次壓力室(10)的蓄能彈簧座(4)下移，第二次壓力室(10)內(nèi)的刺破刀具(3)刺破第一次壓力室(9)內(nèi)的密封鋁片(13)，產(chǎn)生二次突出達到快速泄壓；整個實驗過程中，對試驗的各個數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測與收集。
【文檔編號】G01N33/00GK103439460SQ201310375225
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月26日 優(yōu)先權日:2013年8月26日
【發(fā)明者】陳結, 任松, 殷黎明, 袁曦, 姜德義, 蔣翔, 郭松濤, 易亮 申請人:重慶大學