[发明专利]可实现石门巷道掘进诱导煤与瓦斯突出的定量模拟试验系统及方法

摘要

本发明公开了一种可实现石门巷道掘进诱导煤与瓦斯突出的定量模拟试验系统及方法，主要由模型反力与空间密封单元、大流量高压瓦斯气体充填加载单元、高地应力梯度加载智能控制单元、巷道微型掘进与高速记录单元、多物理场信息获取单元五大关键单元模块组成，共同实现了试验模型加载反力支撑与气体密封、真三维高地应力柔性梯度加载及精确控制、大流量瓦斯源连续保压充填、模型巷道定量控制掘进与突出过程捕捉、试验过程中关键物理参量信息的高频率高精度实时采集，本发明实现了对石门巷道掘进诱导煤与瓦斯突出的定量化模拟试验。

主权项

1.一种可实现石门巷道掘进诱导煤与瓦斯突出的定量模拟试验系统，其特征是：包括模型反力与空间密封单元、高地应力梯度加载智能控制单元、大流量高压瓦斯气体充填加载单元、巷道微型掘进与高速记录单元和多物理场信息获取单元，其中：/n所述模型反力与空间密封单元为模型加载提供反力支撑和气体密封；/n所述高地应力梯度加载智能控制单元，被配置为对模型材料的真三维高地应力柔性梯度加载及精确控制；/n所述大流量高压瓦斯气体充填加载单元，被配置为采用面式充填技术与智能伺服气体保压技术，对试验煤层进行大流量瓦斯源连续保压充填，以实现煤层高压瓦斯赋存定量模拟；/n所述巷道微型掘进与高速记录单元，包括耦合的高速摄像机与模型巷道微型掘进机，被配置为进行模型巷道定量控制掘进与突出过程捕捉，满足巷道可视化掘进模拟和突出瞬态过程记录；/n所述多物理场信息获取单元包括频率可调的光纤类采集仪、传感器和采集单元，采集煤与瓦斯的变化过程中应力场、瓦斯压力场和温度场的实时采集，实现煤与瓦斯突出定量模拟；/n所述大流量高压瓦斯气体充填加载单元，包括面式充气板、大流量高压储气瓶、增压装置、真空泵、气体加载控制台及气体加载控制系统，真空泵和大流量高压储气瓶通过高压软管分别与面式充气板联通，所述的增压装置有进气端口和出气端口，其进气端口与瓦斯气体联通，出气端口与气体加载控制台连接；所述的气体加载控制台内有压力传感器，将增压装置增压后的气体通过高压软管注入大流量高压储气瓶；所述的面式充气装置安装在模型反力与空间密封单元的柔性密封箱体内，由带有凹槽的钢板和千目钢丝网通过螺栓连接组合而成，防止与煤层直接接触，实现对煤层的均匀气体充填。/n