[发明专利]模拟探测煤巷突出参数与突出的关系及规律的方法与装置

摘要

一种模拟探测煤巷突出参数与突出的关系及规律的方法与装置，属于煤巷的突出预测试验方法与装置。该装置由长圆形缸体；托板；压柱；承压杆；密封板；含瓦斯煤体；T形管状堵头；堵头密封盖；中空压板；铰链翻板；加压螺钉；压力表接口；短固定杆；长固定杆；充气口构成。测定煤巷突出参数时，在缸体中加入煤样，压制成型，抽真空和充入瓦斯，形成一种含瓦斯煤体，用煤电钻带动麻花钻头穿过T形管状堵头进入缸体中的含瓦斯煤体即可测定。模拟突出时，将T形管状堵头，堵头密封盖,中空压板置换成堵头和压板，按同样的要求制成含瓦斯煤体，用千斤顶打开压板，就可观察到煤体突出情况。本装置结构简单，测试准确，可以检测煤巷突出参数是否准确及突出的临界值。

主权项

一种模拟探测煤巷突出参数与突出的关系及规律的方法，通过压力机在特制的长圆形缸体上压制煤样，充入瓦斯，形成一段含瓦斯的煤体，以此代替煤巷工作面前方集中应力带中那段最具突出危险的煤体；向压制成型的含瓦斯煤体打钻，测定煤巷突出参数；然后换上模拟突出的堵头，将同样的煤体按同样的要求压制成型，模拟突然打开后的突出现象；多次测试后，就能检测这种煤巷突出参数是否与现场煤巷突出相关，是否能够用来预测煤巷突出并获得其突出的临界值，为煤矿现场提供预测的依据，其特征在于，包括如下步骤：a．从煤矿现场采集煤样，粉碎后筛至2mm以下，加入水或柴油，充分搅拌混合均匀，以手握煤粉成团，手松煤团自行开裂为准,然后装入密封桶中备用；b．将内装混泥土并连接有堵头密封盖（8）的T形管状堵头（7）装入长圆形缸体（1）右侧的通孔中，在对称设置的长固定杆（14）和铰接翻板（10）中插装压在T形管状堵头（7）上的中空压板（9），通过加压螺钉（11）将中空压板（9）紧紧固定在T形管状堵头（7）上；c．分次定量称取密封桶中的煤样，所述分次定量称取密封桶中的煤样为10‑16kg；将一次定量称取的煤样放入长圆形的缸体（1）中，刮平，再把压柱（3）放入长圆形缸体（1）中，将整个装置推入到压力机内，确保整个装置的受力中心与压力机的中心一致；d．通过压力机向长圆形缸体（1）上的压柱（3）加压，将长圆形缸体（1）中一次加入的煤样压实，稳压半小时，确保煤中空气完全逸出，继续向长圆形缸体（1）内添加一次等量的煤样并压实，如此反复多次，直至将长圆形缸体（1）内逐次压实的煤样达到设定的厚度；e．将压力表与压力表接口（12）相连，设定压力机的压力，保持对压柱（3）继续施压，通过前后充气口（15）对长圆形缸体（1）中压实的煤样进行抽真空12小时，之后向煤样中充入瓦斯气体至瓦斯气体压力稳定，持续48小时，这时，施加在成型煤样上的压力机压力相当于地应力，而煤层中的瓦斯气体压力相当于煤层的瓦斯压力，长圆形缸体（1）中压实的煤样相当于一块煤巷工作面前方的含瓦斯煤体（6）；f．在压柱（3）的两个圆孔内插入两根承压杆（4）,并在承压杆（4）外露段与长圆形缸体（1）上端面之间放入垫块，保持两者接触但不受力的状态；g.拧开堵头密封盖（8），在T形管状堵头（7）入口的螺纹连接安装突出参数测定仪器，用麻花钻杆穿过突出参数测定仪器插入到T形管状堵头（7）内，连接好煤电钻带动麻花钻头从T形管状堵头（7）打钻直至透过混泥土进入含瓦斯的煤样中，钻进的同时，通过突出参数测定仪器采集打钻期间测定的煤层突出参数，直至钻进至长圆形缸体（1）尽头，停止钻进，获得本次含瓦斯煤体的突出参数数据；h．退钻后，停止压力机工作，推出长圆形缸体（1），通过承压杆（4）将压柱（3）起吊出来，清除长圆形缸体（1）中的煤样，取下T形管状堵头（7）和中空压板（9），换成T形柱状堵头（16）和压板（17），并通过加压螺钉（11）将压板（17）紧紧固定在T形柱状堵头（16）上；i．重复步骤c、d、e、f，将密封桶中的同样的煤样加入长圆形缸体（1）中压实成型，并抽真空和充气，构成一个与之前完全相同的含瓦斯煤体；j．在压板（17）的凸台上放置一千斤顶，利用千斤顶向上顶铰链翻板（10），铰链翻板（10）沿铰接头向上翘起，压板（17）的上部失去控制向下翻转落下，T形柱状堵头（16）失去外力，长圆形缸体（1）内含瓦斯煤体(6)中的瓦斯气体就会推开失去外力的T形柱状堵头（16），煤样从长圆形缸体（1）右侧的通孔中喷出，依据煤样喷出的量和动力大小，从而确定是：不突出、弱突出、突出、或强突出，获得一个煤巷是否突出的样本数据；k．按照不同的成型压力，不同的地应力和瓦斯压力进行多次试验，即可获得多个样本数据，利用判别分析法将多个样本数据进行处理，从而得出该突出参数与煤巷突出是否相关及突出的临界值。