[发明专利]一体化防治煤矿复合动力灾害的实验装置及方法

摘要

一体化防治煤矿复合动力灾害的实验装置及方法，利用同一钻孔分段进行注水与瓦斯抽采，通过注水降低煤体冲击倾向性和驱替瓦斯，同时瓦斯抽采在降低煤体中瓦斯压力时还可增加煤层注水效果，能解决深部开采中瓦斯压力高、渗透性低煤层的难注水的问题。本装置具有注水与抽采可同时进行可间断进行可往复可同时进行的优点，极大提高深部高应力低渗透煤层的注水的效果，降低冲击地压瓦斯突出复合动力灾害危险性。

主权项

1.一体化防治煤矿复合动力灾害的实验方法，其特征在于，其步骤为：1)形成煤样模型及实验环境：1.1)制作煤样模型：取煤样，将煤磨成粉并与水以比例1:2的质量比混合，施压形成煤样模型(10)；在制好的煤样模型(10)外层涂混凝土外层(7)；1.2)模拟环境：在煤样模型(10)打孔注入瓦斯及CO₂，使瓦斯及CO₂吸附在型煤的孔隙中，吸附时间为1‑2天，结束后用煤及水泥浆将孔封好；在模型外部设置施压机构，对煤样模型(10)施压，模拟煤矿井下条件；2)实验准备：2.1)在煤样模型由上至下依次打多个注采孔，每个注水孔(8)间隔为2m；2.2)将外部分布有封管器(18)、流量传感器(13)、瓦斯传感器(14)，内部设有瓦斯抽采管(15)、注水管(16)的套管带孔套管(9)插进注采孔；将瓦斯抽采管(15)接到瓦斯抽采泵(2)上，瓦斯抽采泵(2)连接到瓦斯集气瓶(1)上；注水管连接到水泵(4)上，水泵(4)另一端连接插进蓄水池(3)中；流量传感器(13)及瓦斯传感器(14)的电线连接到操控台(12)上；3)实验：3.1)将瓦斯抽采泵(2)打开开始全面抽采瓦斯，当瓦斯传感器(14)读数由低浓度指示灯变为中高浓度时，抽采结束并关闭瓦斯抽采泵(2)；然后将水泵(4)打开，根据流量传感器(13)读数，通过操控台控制注水管(16)出水孔处的阀门，进行分段式注水；3.2)注水时，观察流量传感器(13)读数，当流量传感器(13)只增不减时说明煤层中存在一定的裂隙孔隙，关闭此段出水孔处阀门，停止此段注水；然后换到下一段注水管注水；当瓦斯传感器(14)上升至高浓度指示灯时，停止注水，打开瓦斯抽采泵(2)，抽采一段时间后瓦斯传感器(14)读数回落至低浓度指示灯时关闭瓦斯抽采泵，并继续注水；3.3)相邻注采孔的注抽顺序不同，一个注采孔注水先开始下一注采孔抽采先开始，形成内循环；4)结论：实验结束后观察瓦斯收集瓶读数，确定瓦斯涌出量，发现注水后瓦斯涌出量比普通注水方式多了0.53倍，与普通注水方式所花时间进行对比缩短1.1倍。该注水装置注水效果增加十分明显。根据权利要求1所述的一体化防治煤矿复合动力灾害的实验方法，其特征在于：所述的施压机构为设置在煤样模型(10)顶部及两侧的液压油缸(6)，顶部的液压油缸(6)对煤样模型(10)施加25MPa压力，两侧的液压油缸(6)对煤样模型(10)施加15MPa压力。