[发明专利]分体式煤与瓦斯吸附解吸与突出试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种分体式煤与瓦斯吸附解吸与突出试验装置，包括一圆筒形煤样室，其特征是，煤样室上设有若干能够检测型煤温度和气体压力的压力和温度传感器，所述煤样室的一端固定安装有能够沿轴向伸入其中且能施加轴向地应力的液压加载设备，另一端设有工作时与煤样室连通的煤与瓦斯喷出口，在煤与瓦斯喷出口处设置有用于控制喷出口导通的快速释放机构；液压加载设备的通过万向节与活塞杆相连，活塞杆末端与试验时放置于煤样室中的煤样接触的面式充气加载盘连接；

所述活塞杆上设有孔道，孔道一端与活塞杆外部的三通的一个端口相连，三通的另外两个端口上分别与瓦斯气瓶和真空抽采设备相连接，孔道另一端与面式充气加载盘相通；

所述快速释放机构中间设置喷出口，快速释放机构包括上、下支架，上支架上铰接有卡扣，下支架上铰接有能够与卡扣卡紧及松开的C型卡扣，释放扣上通过螺纹设有旋转螺杆，旋转螺杆末端连接能够密封煤与瓦斯喷出口的密封盘；

通过旋转螺杆能调节密封盘的活动，密封时，将释放扣与卡紧扣卡住，调节丝杠压缩密封盘密封煤与瓦斯喷出口；释放时，将C型卡扣与卡扣分离，在压力和重力作用下密封盘与煤与瓦斯喷出口迅速分离。

2.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述圆筒形煤样室、液压加载设备、面式充气加载盘和快速释放机构均固定安装于支撑架上。

3.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述与瓦斯气瓶和真空抽采设备相连接的三通上设有控制开关。

4.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述面式充气加载盘为圆盘式结构件，其外径与圆筒形煤样室的内腔过渡配合，且能保证内腔的气密性。

5.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述压力和温度传感器通过数据线分别连接二次仪表，用于测试煤与瓦斯吸附与突出过程中气体压力和煤体温度变化。

6.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述的煤与瓦斯喷出口前方放置用于记录煤与瓦斯突出瞬态过程的高速摄像机。

7.一种利用分体式煤与瓦斯吸附解吸与突出试验装置的试验方法，其特征是，包括两个阶段，第一阶段为煤与瓦斯的吸附解吸试验，第二阶段为煤与瓦斯突出试验；

煤与瓦斯的吸附解吸试验步骤如下：

1)将煤样装在煤样室内，将三通一端连接瓦斯气瓶，另一端连接真空抽采设备，液压加载设备连接液压站，安置高速摄像机，并连接好整套所述试验装置；

2)用液压加载设备对要成型的煤样施加荷载，根据预先设定好的成型压力分次成型；煤样成型后，封闭煤与瓦斯喷出口，检查试验容器气密性；

3)用真空泵将煤样室抽真空，用液压加载设备对型煤施加压力并保持压力稳定；

4)将纯度为99.9％的甲烷按预定压力充入煤样室，待煤样室内压力达到平衡，部分气体被吸附，部分气体仍以游离状态处于剩余体积之中，已知充入或放出的甲烷体积，扣除剩余体积的游离体积，即为吸附体积；

5)重复这样的测定，得到各压力段平衡压力与吸附体积量，连接起来即为吸附等温线；完成煤与瓦斯的吸附解吸试验；

煤与瓦斯突出试验如下：

待轴向地应力和瓦斯压力达到预定值后突出试验装置中的型煤实际上相当于一个含“瓦斯”的煤层，突然打开利用快速释放机构进行临时密封的煤与瓦斯喷出口，此时由于瓦斯压力和模拟地应力的作用，使储存在煤样室中的能量从煤与瓦斯喷出口突然释放而完成煤与瓦斯的突出试验。