[发明专利]一种煤与瓦斯突出的动力诱发实验方法

权利要求书

1.一种煤与瓦斯突出的动力诱发实验方法，基于煤与瓦斯突出的动力诱发实验装置实现，其特征在于，所述动力诱发实验装置包括：

密闭挡板、导管、模拟子弹、速度传感器以及子弹加速装置；

其中，密闭挡板通过法兰安装于突出模拟实验箱的突出窗口位置，该密闭挡板对突出模拟实验箱内的模拟煤体和高压气体箱体内形成阻隔；

导管位于突出模拟实验箱的外侧，该导管的一端伸展至密闭挡板的外侧表面处；

模拟子弹位于所述导管内，且能够沿所述导管的轴向运动；

子弹加速装置位于所述导管的另一端，且被配置为用于对导管内的模拟子弹进行加速；

速度传感器安装于突出窗口的外侧，该速度传感器位于导管的侧部并对准所述导管内部；

所述子弹加速装置采用气动子弹加速装置；

所述子弹加速装置包括高压气瓶、一号导气管、气体增压泵、二号导气管以及气室；

高压气瓶通过一号导气管与气体增压泵的输入端相连；

气体增压泵的输出端通过二号导气管连接到气室的输入口，在二号导气管上设有阀门；

气室的输出口通过控制阀门连接到所述导管上；

所述动力诱发实验方法包括如下步骤：

I.根据密闭挡板的材质、直径以及厚度参数，测试完成挡板破碎能量E_a；

II.将突出模拟实验箱的应力和气压分别加载至能够突出的条件；

III.结合模拟子弹质量，开展动力实验气体压力的计算，确定气室输出的最小压力p_min；

根据测试获得的挡板破碎能量E_a，结合动量定理，确定模拟子弹的最小速度v_min；

其中，m为模拟子弹质量；

借助模拟子弹的最小速度v_min，确定气室输出的最小压力p_min，具体计算过程如下：

根据状态方程：p_minV₀＝p(V₀+Ax)；

其中，p表示实验气压；

V₀表示气室容积，A表示导管的截面面积，x表示模拟子弹在导管内的位移量；

根据牛顿第二定律：

得到：

其中，v表示模拟子弹速度，K表示气体绝热系数；

将公式(1)中求解的最小速度v_min代入公式(2)，得到气室输出的最小压力p_min；

设定气室输出的最大压力阈值为p_max，则实验压力p_实验的范围为p_minp_实验p_max；

IV.打开高压气瓶和二号导管上的阀门，气体增压泵工作，将高压气体注入气室，当气室内的压力达到实验压力p_实验时保持稳定；

V.开启控制阀门，释放气室内的气体并推动模拟子弹击碎密闭挡板，诱发突出。

2.根据权利要求1所述的煤与瓦斯突出的动力诱发实验方法，其特征在于，

所述法兰通过螺钉安装于突出模拟实验箱的箱体侧壁上；

在法兰内侧设有密闭挡板放置凹槽，密闭挡板放置凹槽与法兰均为圆形且同轴线设置；

密闭挡板放置于密闭挡板放置凹槽内且通过胶水密封；

在密闭挡板放置凹槽处设有夹持环，夹持环由内向外压紧所述密闭挡板的周向边沿；

夹持环通过螺钉安装于突出模拟实验箱的箱体侧壁。

3.根据权利要求1所述的煤与瓦斯突出的动力诱发实验方法，其特征在于，

所述控制阀门采用电磁控制阀门或手动控制阀门。

4.根据权利要求1所述的煤与瓦斯突出的动力诱发实验方法，其特征在于，

所述密闭挡板是由有机玻璃材料制成的。

5.根据权利要求1所述的煤与瓦斯突出的动力诱发实验方法，其特征在于，

所述模拟子弹的外径与导管的内径大小相等。

6.根据权利要求1所述的煤与瓦斯突出的动力诱发实验方法，其特征在于，

所述步骤V中，利用速度传感器实时监测模拟子弹在突出窗口处的入射和反射速度。