[发明专利]一体化防治煤矿复合动力灾害的实验装置及方法

权利要求书

1.一体化防治煤矿复合动力灾害的实验方法，其特征在于，其步骤为：

1)形成煤样模型及实验环境：

1.1)制作煤样模型：取煤样，将煤磨成粉并与水以比例1:2的质量比混合，施压形成煤样模型(10)；在制好的煤样模型(10)外层涂混凝土外层(7)；

1.2)模拟环境：在煤样模型(10)打孔注入瓦斯及CO₂，使瓦斯及CO₂吸附在型煤的孔隙中，吸附时间为1-2天，结束后用煤及水泥浆将孔封好；在模型外部设置施压机构，对煤样模型(10)施压，模拟煤矿井下条件；

2)实验准备：

2.1)在煤样模型由上至下依次打多个注采孔，每个注水孔(8)间隔为2m；

2.2)将外部分布有封管器(18)、流量传感器(13)、瓦斯传感器(14)，内部设有瓦斯抽采管(15)、注水管(16)的带孔套管(9)插进注采孔；将瓦斯抽采管(15)接到瓦斯抽采泵(2)上，瓦斯抽采泵(2)连接到瓦斯集气瓶(1)上；注水管连接到水泵(4)上，水泵(4)另一端连接插进蓄水池(3)中；流量传感器(13)及瓦斯传感器(14)的电线连接到操控台(12)上；

3)实验：

3.1)将瓦斯抽采泵(2)打开开始全面抽采瓦斯，当瓦斯传感器(14)读数由低浓度指示灯变为中高浓度时，抽采结束并关闭瓦斯抽采泵(2)；然后将水泵(4)打开，根据流量传感器(13)读数，通过操控台控制注水管(16)出水孔处的阀门，进行分段式注水；

3.2)注水时，观察流量传感器(13)读数，当流量传感器(13)只增不减时说明煤层中存在一定的裂隙孔隙，关闭此段出水孔处阀门，停止此段注水；然后换到下一段注水管注水；当瓦斯传感器(14)上升至高浓度指示灯时，停止注水，打开瓦斯抽采泵(2)，抽采一段时间后瓦斯传感器(14)读数回落至低浓度指示灯时关闭瓦斯抽采泵，并继续注水；

3.3)相邻注采孔的注抽顺序不同，一个注采孔注水先开始下一注采孔抽采先开始，形成内循环；

4)结论：实验结束后观察瓦斯收集瓶读数，确定瓦斯涌出量，发现注水后瓦斯涌出量比普通注水方式多了0.53倍，与普通注水方式所花时间进行对比缩短1.1倍，注水效果增加十分明显；

所述的施压机构为设置在煤样模型(10)顶部及两侧的液压油缸(6)，顶部的液压油缸(6)对煤样模型(10)施加25MPa压力，两侧的液压油缸(6)对煤样模型(10)施加15MPa压力；

所述的煤样模型(10)体积为150m³，所述的混凝土外层(7)厚度为30cm。

2.一种权利要求1中的一体化防治煤矿复合动力灾害的实验方法所使用的实验装置，其特征在于：包括外部包裹有混凝土外层(7)的煤样模型(10)；注采孔(8)由侧面穿入煤样模型(10)中，外部设有封管器(18)的带孔套管(9)深入注采孔(8)中，带孔套管(9)上均匀分布有出水孔；所述的带孔套管(9)内部设有注水管(16)和瓦斯抽采管(15)；所述的注水管(16)上的喷嘴位置与带孔套管(9)的出水孔位置对应；所述的出水孔位置处安装有流量传感器(13)；所述的瓦斯抽采管(15)上设有通向煤样模型(10)的瓦斯采集入口，所述的瓦斯采集入口处设有瓦斯传感器(14)。

3.一种权利要求2中的一体化防治煤矿复合动力灾害的实验方法所使用的实验装置，其特征在于：所述的注水管(16)的注水入口与外部的水泵(4)、蓄水池(3)依次连接。

4.一种权利要求2中的一体化防治煤矿复合动力灾害的实验方法所使用的实验装置，其特征在于：所述瓦斯抽采管(15)瓦斯出口处与外部的瓦斯抽采泵(2)、瓦斯集气瓶(1)依次连接。