[发明专利]煤岩冲击实验的瓦斯密封装置及实验方法

权利要求书

1.一种富含瓦斯煤岩气固耦合状态冲击实验的试样瓦斯密封装置，包括支座(22)、瓦斯气密封仓(20)、密封仓盖(14)、透射杆连接端头(17)、入射杆连接端头(12)、透射杆(5)、入射杆(2)、O型密封圈(27)、YX型密封圈(28)、入射杆连接端头与仓盖固定螺栓(11)、透射杆连接端头与密封仓固定螺栓(21)、进气孔(10)、出气孔(13)、电磁调节控制阀(31)、进气调节气阀(23)、瓦斯气罐(24)、出气气阀(25)、抽气泵(26)、高频瓦斯气压传感器(19)、超动态瓦斯压力采集仪(29)、瓦斯压力监控仪(30)、计算机(32)、平衡调节螺栓(15)，以及固定螺栓(18)，其特征在于：支座(22)上设有瓦斯气密封仓(20)和在瓦斯气密封仓(20)的一端的可拆卸的密封仓盖(14)，在瓦斯气密封仓(20)和密封仓盖(14)连接处设有密封圈(16)和密封仓盖固定螺栓(9)，在瓦斯气密封仓(20)和密封仓盖(14)轴向中心位置分别开有空孔，两个空孔处分别设有透射杆连接端头(17)和入射杆连接端头(12)，透射杆连接端头(17)与透射杆(5)相连，入射杆连接端头(12)与入射杆(2)相连，在瓦斯气密封仓(20)、密封仓盖(14)与透射杆连接端头(17)、入射杆连接端头(12)连接处设有O型密封圈(27)和YX型密封圈(28)、入射杆连接端头与仓盖固定螺栓(11)及六个透射杆连接端头与密封仓固定螺栓(21)，在密封仓盖(14)上设有进气孔(10)和出气孔(13)，进气孔(10)通过电磁调节控制阀(31)通过进气调节气阀(23)与瓦斯气罐(24)连接，出气孔(13)通过出气气阀(25)与抽气泵(26)连接，在瓦斯气密封仓(20)上部中心位置设有高频瓦斯气压传感器(19)通过超动态瓦斯压力采集仪(29)通过瓦斯压力监控仪(30)与计算机(32)相连，在支座(22)下部四角设有调平装置和固定装置。

2.根据权利要求1所述的富含瓦斯煤岩气固耦合状态冲击实验的试样瓦斯密封装置，其特征在于，设置在瓦斯气密封仓(20)和密封仓盖(14)轴向中心位置的透射杆连接端头(17)和入射杆连接端头(12)呈亞字形，在突出部位设置有将其固定在瓦斯气密封仓(20)和密封仓盖(14)上的透射杆连接端头与密封仓固定螺栓(21)和入射杆连接端头与仓盖固定螺栓(11)，以及密封圈(16)。

3.根据权利要求1或2所述的富含瓦斯煤岩气固耦合状态冲击实验的试样瓦斯密封装置，其特征在于，所述的调平装置为设在所述的支座下四角的四个平衡调节螺栓(15)。

4.根据权利要求1或2所述的富含瓦斯煤岩气固耦合状态冲击实验的试样瓦斯密封装置，其特征在于，所述的固定装置为设在所述的支座两侧的四个固定螺栓(18)。

5.一种试样瓦斯气密实验方法，包括如下步骤：

（1）将根据权利要求1-4之一所述的试样瓦斯密封装置竖直放置；

（2）将透射杆连接端头(17)和密封圈(16)放置在瓦斯气密封仓(20)中心孔处，用透射杆连接端头(17)与密封仓固定螺栓(21)将瓦斯气密封仓(20)固定密封；

（3）将煤岩试样(4)放置在瓦斯气密封仓(20)内的透射杆连接端头(17)上，使煤岩试样(4)与透射杆连接端头(17)轴向对齐；

（4）将入射杆连接端头(12)放在煤岩试样(4)上方，保证透射杆连接端头(17)、试样(4)、入射杆连接端头(12)三者轴向对齐；

（5）将密封仓盖(14)放在瓦斯气密封仓(20)和入射杆连接端头(12)上部，通过密封圈(16)、密封仓盖固定螺栓(9)、入射杆连接端头与仓盖固定螺栓(11)，固定仓盖(14)、入射杆连接端头(12)，同时保证瓦斯气密封仓(20)内的试样(4)处于密封状态；

（6）将固定后的试样瓦斯密封装置水平放于实验台上，通过调节支座四角下部的平衡调节螺母(15)，使入射杆(2)与入射杆连接端头(12)与透射杆连接端头(17)与透射杆(5)的精确对齐和完好接触；

（7）连接出气孔(13)和出气气阀(25)，连接进气孔(10)和进气调节气阀(23)；

（8）打开出气气阀(25)和抽气泵(26)，使所述试样瓦斯气密装置内的气体被抽出，煤岩试样(4)处于真空状态；

（9）关闭出气气阀(25)和抽气泵(26)，打开进气调节气阀(23)和瓦斯气罐(24)，使瓦斯气体充入所述试样瓦斯密封装置，调节进气调节气阀(23)使瓦斯气压在恒压状态下保持一段预设时间，直至煤岩试样(4)处于富含瓦斯状态；

（10）移动吸收杆(6)，使其与透射杆(5)紧密轴心对齐；

（11）松开入射杆连接端头与仓盖固定螺栓(11)；

（12）打开数据采集系统(8)；

（13）关闭进气调节气阀(23)；

（14）发射冲头(1)，冲头(1)撞击入射杆(2)产生应力波，应力波通过入射杆连接端头(12)传入煤岩试样(4)，并通过透射杆连接端头(17)传入透射杆(5)并传入吸收杆(6)；

（15）数据采集系统(8)通过应变片(3)采集到入射杆(2)和透射杆(5)上的应力波信号，通过采集到的数据信号进行数据处理，得到该瓦斯压力下煤岩的动态力学特性曲线；

（16）超动态压力采集仪(29)通过高频瓦斯气压传感器(19)采集到应力波加载煤岩试样(4)过程中瓦斯压力变化特性曲线。