[发明专利]一种煤巷掘进工作面钻孔流量模拟实验装置及方法

说明书

本发明属于煤矿安全领域，涉及一种煤巷掘进工作面钻孔流量模拟实验装置及方法，包括煤样槽，加载装置与充气系统，以及与煤样槽配合使用的钻进装置；钻进装置与煤样槽之间设置有流量测定系统；加载装置，煤样槽以及流量测定系统均与数据采集系统连通。通过加载装置能够精准的模拟煤巷掘进工作面前方煤层上覆地层压力，并且通过数据采集系统可以实时掌握煤体内瓦斯压力及含量，通过改变煤样槽内型煤形状可以模拟煤层内断层等构造，通过流量测定系统可以及时连快速的测定钻孔流量，可实现对煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力，工作面前方煤层所承受应力状态、煤层构造与钻孔流量的关系研究，探索更便捷准确的效果检验及工作面突出危险性预测的方法。

技术领域

本发明属于煤矿安全领域，涉及一种煤巷掘进工作面钻孔流量模拟实验装置及方法。

背景技术

我国是世界上煤炭产量最大的国家，同时也是世界上煤与瓦斯突出最为严重的国家之一；煤与瓦斯突出灾害中，煤巷掘进工作面煤与瓦斯突出事故发生次数最多，严重影响煤矿安全生产。虽然目前提出了众多的突出预测技术及方法，突出事故也得到了很大程度的控制，但最近几年突出事故仍时有发生，而且往往造成多人伤亡。

目前在区域防突措施效果检验中主要采用残余瓦斯含量、残余瓦斯压力，测定需要在效果检验区域内布置若干测点，其钻孔施工量较大并且测定周期较长，且残余瓦斯压力测定准确性差，现场测定过程中主要是人工取样，人工测定，且为人工评价。无法支撑防治煤与瓦斯突出信息化。掘进工作面突出危险性预测主要使用钻屑指标法，复合指标法，R值指标法。这三种预测方法，预测深度均在10m以内，预测范围较小，且存在临界值确定缺乏准确性。上述效果检验和工作面突出危险性预测方法存在的共性问题为预测范围小、预测方法便捷性差，以人工检测为主、难易实现信息化智能化。

针对上述问题，为了探索更便捷准确的效果检验及工作面突出危险性预测的方法，有必要对掘进工作面钻孔流量进行模拟研究，进一步掌握煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力，工作面前方煤层所承受应力状态、煤层构造与钻孔流量的关系，为煤矿安全生产提供保障。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤巷掘进工作面钻孔流量模拟实验装置及方法，

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤巷掘进工作面钻孔流量模拟实验装置，包括煤样槽，作用在煤样槽上的加载装置与充气系统，以及与煤样槽配合使用的钻进装置；

钻进装置与煤样槽之间设置有流量测定系统；加载装置，煤样槽以及流量测定系统均连通有数据采集系统。

可选的，煤样槽包括槽体以及安装在槽体顶部的槽盖，该槽盖通过密封压片与固定螺丝固定在槽体上；

槽体的一端上设有煤样暴露面，煤样暴露面上安装有带有密封圈的密封压盘，该密封压盘与槽体之间设有导气孔，钻进装置配合设置在密封压盘中心。

可选的，在准备阶段，煤样暴露面上通过螺纹安装有堵盘，该堵盘上设置有带有放气阀门的放气口。

可选的，加载装置包括底座，设置在底座上的若干个液压柱外壳以及用于联通各个液压柱外壳的高压管，每个液压柱外壳内均设有液压柱，液压柱高于煤样槽并在朝向煤样槽的一端固定连接有加载板；

高压管连通有加压泵，其上还安装有与数据采集系统连通的电子阀门。

可选的，充气系统包括由充气管路连通的甲烷气瓶、缓冲罐、真空泵以及若干个安装在煤样槽上带有充气阀门的充气口；

充气管路与真空泵连接处设置有阀门及真空计。

可选的，流量测定系统包括气囊，通过加压管连通气囊的充气泵，贯穿气囊的测流管以及通过流量管与测流管连通的流量仪。

可选的，钻进装置包括依次连接的钻机、钻杆与钻头；

钻机上还配合安装有与气囊配合使用的气囊架。