[发明专利]高压瓦斯破煤实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及采矿领域，特别是涉及一种观察高压瓦斯状态下煤岩破碎状态的实验装置。

背景技术

煤与瓦斯突出是煤矿生产中遇到的一种极为复杂的矿井瓦斯动力现象。近些年来，各地煤矿瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出事故频发，煤矿瓦斯灾害已严重影响到煤炭工业健康的发展。目前，专家、学者普遍认为煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯压力及煤岩物理力学性质三者综合作用的结果。因此，开展地应力、瓦斯耦合作用下的煤岩力学特性研究，特别是从细观的角度，对含瓦斯煤岩在瓦斯瞬间降低的过程中裂纹的产生、扩展动态过程以及最后破坏状态进行研究，有利于更深入地了解含瓦斯煤岩的物理力学性质，对更科学地揭示煤岩动力现象发生机理及更合理的开发相应灾害防治技术具有重要的理论价值和工程指导意义。

目前，针对含煤岩瓦斯的实验装置较为少见，并且普遍都是采用高压瓦斯状态下施加地应力的同时观察煤岩的装置，没有装置用来观察高压瓦斯瞬间泄压，导致煤岩瓦斯压力瞬间由高压状态变为大气压，在此阶段煤岩破碎状态以及温度和压力状态变化的实验装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够观察煤岩瓦斯压力瞬间由高压状态变为大气压，在此阶段煤岩破碎状态以及温度和压力状态变化的实验装置。

本发明的技术方案如下：一种高压瓦斯破煤实验装置，包括样品试验缸(1)，所述样品试验缸(1)具有内腔(1a)，该样品试验缸(1)的上方设置有活塞柱(2)，且该活塞柱(2)的下端竖直向下穿过样品试验缸(1)的顶壁伸入到内腔(1a)内；所述样品试验缸(1)的缸壁上沿样品试验缸(1)中心轴轴对称开设有两个爆破孔，两个爆破孔内均安装有爆破片(3)，且爆破片(3)将爆破孔密封，所述样品试验缸(1)的缸壁上还开设有温度检测孔和压力检测孔，该有温度检测孔内装设有温度传感器(4)，该压力检测孔内装设有压力传感器(5)；所述样品试验缸(1)缸壁上还设置有瓦斯管道(12)，该瓦斯管道(12)的一端通入到内腔(1a)，另一端与样品试验缸(1)外部的高压瓦斯气罐(6)相连。

采用上述结构的高压瓦斯破煤实验装置，使用时，首先把原煤试样放在样品试验缸内，向下按压活塞柱，给原煤试样施加小于原煤单轴抗压强度的一定轴向压力，再通过瓦斯管道向样品试验缸内充瓦斯。当瓦斯压力到达某一指定值(小于爆破片的爆破压力)时，维持这个瓦斯压力值，让原煤试样在这高压的瓦斯环境中吸附24小时或者更长时间的瓦斯，然后在瞬间往样品试验缸内注入一定量瓦斯提高内腔内的瓦斯压力，使瓦斯压力达到爆破片的爆破压力从而爆开，样品试验缸内的高压瓦斯气体通过爆破口快速释放出去是内腔压力降压到大气压，此时观察释放后原煤试样的破碎情况。在此过程中，通过压力传感器和温度传感器观测样品缸内压力变化和温度变化情况

为了使原煤试样的防止更加稳固，不会因为内腔瓦斯压力的增大而晃动，所述内腔(1a)的下部安装有样品底座(7)，该样品底座(7)的中心线与活塞柱(2)的中心线在同一条直线上。在使用时，将原煤试样放置在样品底座上，通过活塞柱和样品底座的上下压力将原煤试样固定。

所述活塞柱(2)与样品试验缸(1)的接触面上安装有密封圈(14)，该密封圈(14)套装在活塞柱(2)上。可以防止内腔压力从活塞柱与样品试验缸接触的部位泄露。

为了更好的固定爆破片，防止在增压和保压过程中瓦斯泄露，所述爆破片(3)为不锈钢材质的圆片状，该爆破片(3)的圆周外连接有环状的固定片(8)，且该固定片(8)上均匀设置有至少两个螺孔(8a)。

所述温度传感器(4)和压力传感器(5)与样品试验缸(1)外部的数据采集及分析仪(9)的输入端相连，该数据采集及分析仪(9)的输出端与显示屏(10)和打印机(11)相连，更够更好的检测试验过程中的温度和压力数据。

所述样品试验缸(1)为方形缸体，该样品试验缸(1)的内腔(1a)为圆柱形或方形。当内腔为圆柱形时，原煤试样放置在内腔正中，使得原煤试验四周的空间大小相同，因此原煤试验各处承受的瓦斯压力较为均衡。当内腔为方形时，可以降低样品试验缸的制造成本，同时使爆破片的安装更加方便。

所述瓦斯管道(12)上设置有开关阀(13)。

有益效果：本发明采用可被高压瓦斯破坏的爆破片作为瞬间泄压的工具，可以对试样破坏状态以及温度和压力进行观察，同时还具有制造成本低、防泄露性强和安全性高等特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中样品试验缸的A-A视图。