[发明专利]一种多场耦合可视化煤与瓦斯延期突出试验装置

摘要

一种多场耦合可视化煤与瓦斯延期突出试验装置，适用于实验室中模拟煤矿井下煤与瓦斯突出延期突出使用。包括利用透明材料制成的可视化箱体，可视化箱体上设有加载系统、气源系统、温控系统、摄像系统和突出门系统，加载系统、气源系统、温控系统、摄像系统和突出门系统分别与数据采集与控制系统相连接。其结构简单，使用方便，实现了箱体煤层渗流场、温度场、表面裂隙场以及突出煤粉运移轨迹场多场全程可视化，为研究煤与瓦斯突出致灾特征及其防治奠定基础。

主权项

1.一种多场耦合可视化煤与瓦斯延期突出试验装置，其特征在于：它包括利用透明材料制成的可视化箱体，可视化箱体上设有加载系统、气源系统、温控系统、摄像系统和突出系统，加载系统、气源系统、温控系统、摄像系统和突出门系统分别与数据采集与控制系统相连接；可视化箱体包括箱体腔体和设置在顶部的箱体盖板，箱体腔体和箱体盖板之间设有密封圈并利用密封螺栓固定，可视化箱体内设有煤样，其中箱体腔体的右侧壁上设有突出口，箱体腔体后侧壁均匀开有多个传感器安装孔，传感器安装孔内设有传感器，包括气压传感器、温度传感器、应力传感器，可视化箱体腔体内底部设有与箱体底部等大的多功能金属板，多功能金属板由透气性好的泡沫金属构成，多功能金属板底部设有与箱体腔体外侧连通的充气口a，充气口a通过管路与气源系统相连接；所述突出门系统包括瞬间突出门或延期突出门，根据需要择一设置在突出口中；所述加载系统包括设置在可视化箱体的顶部箱体盖板内、箱体腔体的左侧壁内和前侧壁内设有多个透明加载板，每个透明加载板上设有加载活塞，加载活塞穿过可视化箱体的箱体壁连通加压油缸；所述气源系统包括高压甲烷气瓶，气体压力不低于6MPa，高压气瓶通过真空泵利用气管管路分别与可视化箱体和瞬间突出门的充气口a和充气口b连接，气管管路上设有流量计；所述温控系统包括设置在可视化箱体腔体内多功能金属板表面的热电阻丝通过接线口a延伸出可视化箱体，与设置在从接线口b延伸出的延期突出门上的热电阻丝均通过导线与温度调节装置相连接，多功能金属板表面的热电阻丝对设置在视化箱体腔体内的多功能金属板上的煤样进行加热，延期突出圆管内壁的热电阻丝对延期突出圆管内充满的石蜡进行加热处理；所述摄像系统包括设置在可视化箱体一侧的高速摄像机a，和设置在突出口一侧的高速摄像机b，分别实时捕捉可视化箱体内部煤层表面裂纹发育、演化特征以及煤样突出破碎过程中产生的煤粉动态运移轨迹，其中高速摄像机a用于观测可视化箱体内部煤样表面裂纹，高速摄像机b用于观测箱体外部由突出口喷出的煤粉运移过程；所述数据采集与控制系统包括相互连接的高速数据采集板和计算机，分别采集或控制可视化箱体内部以及两级爆破片内瓦斯压力、可视化箱体内和延期突出管道内温度、真三轴加载应力、充气流量、煤层表面裂纹形态、突出煤粉运移轨迹等信号。