[发明专利]检测卸压瓦斯升浮扩散规律的系统及相应的检测方法

权利要求书

1.一种检测卸压瓦斯升浮扩散规律的系统，其特征在于：包括上位机、长方体结构的箱体，以及设置在箱体上的液压加载子系统、自动开挖输运子系统、注气子系统、岩移光栅测定子系统、采动裂隙场监测子系统和瓦斯升浮扩散监测子系统；

所述液压加载子系统设置在箱体的顶部，用于对待测煤岩层施加压力；

所述箱体底面上设置有放置槽，放置槽的一部分形成回风顺槽和进风顺槽，自动开挖输运子系统安装在放置槽内；

注气子系统设置在回风顺槽与进风顺槽之间的箱体的底面上，注气子系统的进气口连接外界的注气装置，用于向箱体内注入类瓦斯气体；

岩移光栅测定子系统安装在箱体的第二侧壁上，岩移光栅测定子系统的信号输出端与上位机的位移信号输入端相连；

采动裂隙场监测子系统安装在箱体的第一侧壁、第二侧壁和第四侧壁上，采动裂隙场监测子系统的信号输出端与上位机的能量波信号输入端相连；

瓦斯升浮扩散监测子系统安装在箱体的第三侧壁和第四侧壁上，瓦斯升浮扩散监测子系统的信号输出端与上位机的气体浓度信号输入端相连。

2.根据权利要求1所述的检测卸压瓦斯升浮扩散规律的系统，其特征在于：所述液压加载子系统包括镶嵌在箱体顶面的液压加载体和位于液压加载体下方的压板，压板的横截面与箱体内部横截面形状相同、面积相同。

3.根据权利要求1或2所述的检测卸压瓦斯升浮扩散规律的系统，其特征在于：所述箱体底面设置有一个放置槽，放置槽包括第一通道、第二通道和第三通道，其中第一通道和第二通道相互平行，二者的尾端通过与之垂直的第三通道连通，第一通道作为回风顺槽，第二通道作为进风顺槽；回风顺槽和进风顺槽的自由端与外界连通；

所述自动开挖输运子系统设置在放置槽内，自动开挖子系统包括电动机、“匚”形的架体和设置在架体上位于第三通道内的割煤滚刀机、位于割煤滚刀机的一侧沿第三通道和第一通道设置的第一输送带、位于割煤滚刀机的另一侧沿第三通道和第二通道设置的第二输送带；

电动机的输出端与割煤滚刀机、第一输送带、第二输送带的驱动输入端分别相连。

4.根据权利要求1或2所述的检测卸压瓦斯升浮扩散规律的系统，其特征在于：注气子系统包括注气管道和与注气管道连通的第一注气筛管、第二注气筛管，第一注气筛管、第二注气筛管上开设有筛孔，注气管道上的进气口连接外界的注气装置。

5.根据权利要求1或2所述的检测卸压瓦斯升浮扩散规律的系统，其特征在于：所述岩移光栅测定子系统包括至少一个光栅位移传感器，光栅位移传感器的本体安装在第二侧壁上，对应的位移测线分布在箱体内。

6.根据权利要求1或2所述的检测卸压瓦斯升浮扩散规律的系统，其特征在于：采动裂隙场监测子系统包括多个分设安装在第一侧壁、第二侧壁、第四侧壁上的声发射检波器。

7.根据权利要求1或2所述的检测卸压瓦斯升浮扩散规律的系统，其特征在于：所述瓦斯升浮扩散监测子系统包括至少两个分设安装在第三侧壁和第四侧壁上的气体传感器。

8.采用权利要求1-7任意一项所述的检测卸压瓦斯升浮扩散规律的系统实现的检测卸压瓦斯升浮扩散规律的方法，其特征在于，按照以下步骤顺序进行：

一、按照试验矿井煤层、岩层赋存特征，根据材料相似比将煤层和类煤岩相似材料准备好；

二、根据对试验矿井煤层、岩层钻孔的取样分析，将准备好的煤层和类煤岩层相似材料逐层铺设到箱体内，形成待测煤岩层；

三、通过液压加载子系统对铺设好的待测煤岩层施加压力；

四、施加压力结束后，开启自动开挖输运子系统的电动机，电动机驱动割煤滚刀机沿第三通道做往复运动切割待测煤岩层，被切割下来的待测煤岩层掉落在第一输送带/第二输送带上，被运出箱体外；

割煤滚刀机切割待测煤岩层的过程中，待测煤岩层中的煤层和类煤岩层一方面向下发生位移，另一方面煤层和类煤岩层之间产生裂隙；

五、在割煤滚刀机切割待测煤岩层的同时，通过注气子系统向箱体内注入类瓦斯气体；

在此过程中，岩移光栅测定子系统、采动裂隙场监测子系统和瓦斯升浮扩散监测子系统进行如下检测：①岩移光栅测定子系统实时检测待测煤岩层中的煤层和类煤岩层的位移量，并发送至上位机；②采动裂隙场监测子系统实时检测待测煤岩层中的煤层和类煤岩层因裂隙产生的能量波，并发送至上位机；③瓦斯升浮扩散监测子系统实时检测箱体内的类瓦斯气体浓度，并发送至上位机；

六、上位机将收到的位移量、能量波、类瓦斯气体浓度处理之后，将处理结果进行展示；

七、上位机结合步骤三中施加的压力及步骤六的处理结果，分析卸压瓦斯升浮扩散规律；

或者，使用者结合步骤三中施加的压力及步骤六的处理结果，分析卸压瓦斯升浮扩散规律。