[实用新型]一种煤与瓦斯突出离心模型试验装置

说明书

本实用新型涉及一种煤与瓦斯突出离心模型试验装置，包括一个离心机101、配重箱102、试验箱103、地层模型箱3；其中地层模型箱内从上到下依次分层设置：橡胶垫层301、上覆岩层模型302、煤层顶板模型303、煤层上密封膜304、煤层模型305、煤层下密封膜306、煤层底板模型307；由于煤与瓦斯突出机理的复杂性，煤与瓦斯突出机理的研究还在继续探索中，基于各种突出机理假说的煤与瓦斯突出强度的计算方法还不成熟。本实验装置可以在设定的离心加速度下模拟一定地层自重应力作用下的煤与瓦斯突出过程，预测煤与瓦斯突出的强度，结构可靠。

技术领域

本实用新型涉及煤矿地下开采煤与瓦斯突出强度定量预测与防治领域，具体涉及一种煤与瓦斯突出离心模型试验装置。

背景技术

煤与瓦斯突出是主要的矿井灾害之一。由于煤与瓦斯突出机理的复杂性，国内外对煤与瓦斯突出机理的研究仍在继续探索中。基于各种突出机理假说而提出的突出强度计算方法还不成熟。在这种条件下，探索一种能够预测煤矿现场煤与瓦斯突出突出强度的室内试验方法具有重要意义。

目前，国内外研制的煤与瓦斯突出试验装置主要是对突出强度的定性分析。煤与瓦斯突出发生时突出的煤岩量可从数吨到上万吨级别的规模，传统的室内试验无法模拟。

土工离心模拟是将缩小尺寸的土工模型放置在高速旋转的离心机中，让模型承受大于重力加速度的离心加速度的作用，补偿因模型缩尺带来的土工结构物的自重损失。目前，国内外开展的土工离心模拟试验主要在边坡稳定、深基坑和地下隧道工程、港口与海洋工程、爆炸和冲击荷载和固体废弃物填埋场污染物的迁移等问题的模拟。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够对煤与瓦斯突出过程进行模拟试验的离心装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种煤与瓦斯突出离心模型试验装置，包括一个离心机、配重箱、试验箱、地层模型箱；

所述配重箱和试验箱通过连接轴安装在离心机相互对称的位置；

所述试验箱与所述配重箱形状重量相同；

所述试验箱的试验箱底板通过下螺栓连接地层模型箱底板；

所述配重箱底部固定一个与地层模型箱重量相同的配重块；

所述地层模型箱包括：地层模型箱底板、盖板、介于地层模型箱底板与盖板之间的柱形的主箱，其中主箱上边缘通过上螺栓与盖板密封固定，地层模型箱底板通过下螺栓与试验箱底板连接固定；

其中橡胶垫层为一层橡胶，上覆岩层模型为一密闭箱，其底面形状与主箱内截面相同，箱内充填钢砂或铅砂，煤层上密封膜、煤层下密封膜为有形变能力的密封膜，与主箱构成了一个密封区域，所述煤层模型由煤粉和少量粘结剂组成，填充于该密封区域；

主箱在煤层模型处设有抽气阀、注气阀、揭煤装置，所述揭煤装置为一个具有自动开启功能的快动型密封阀门，其内侧连通煤层模型。在合适时刻，打开揭煤装置将模拟煤与瓦斯突出过程。

进一步改进在于：所述试验箱的四面和底部互相密封连接，防止煤喷出后洒落。

进一步改进在于：所述离心机为一个转动速度可控的离心机，所述揭煤装置为一个具有倒计时开启功能的快动型密封阀门。这样能在需要的离心加速度时打开装置，模拟特定地层自重压力的煤与瓦斯突出结果。