一體式煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于煤炭科研技術領域，特別涉及一種用于進行不同地應力、不同瓦斯壓力條件下的一體式煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置。
【背景技術】
[0002]目前，煤與瓦斯突出是發(fā)生在煤礦井下的一種極其復雜的動力失穩(wěn)現象，是煤礦井下生產最嚴重的災害之一，可造成煤巖體擊中或掩埋井下人員、摧毀井下設施等事故，甚至摧毀整個工作面，負面影響極為惡劣。因發(fā)生在煤礦井下的煤與瓦斯突出具有時間短、危害大等特點，對現場煤與瓦斯突出過程進行全方位實施研宄危險性大的緣故，學者們目前主要依靠實驗室模型試驗手段進行煤與瓦斯突出機制的研宄和探索。
[0003]煤與瓦斯突出機理中“綜合作用假說”因為全面考慮了地應力、瓦斯壓力和煤的物理力學性質等因素而被廣泛認可。但是地應力、瓦斯壓力和煤的物理力學性質等因素各自在突出過程中的真正作用機制仍未被正確揭示。由于煤與瓦斯突出的高度非線性，采用物理模擬方法研宄是目前普遍采用的方法。
[0004]目前，國內外相關科研機構已開展了大量的煤與瓦斯突出相似模擬試驗研宄工作，研制了一系列煤與瓦斯突出模擬試驗裝置，研宄現狀如下:
[0005](I)申請?zhí)枮?00810069276.X的中國專利公開了一種煤與瓦斯突出模擬試驗臺，實用新型通過多組液壓千斤頂向煤樣軸向施壓，通過充氣口向煤樣內充瓦斯，裝置突出口通過快速釋放機構實施機械化自動控制，高速打開突出口。
[0006](2)申請?zhí)枮?00810233048.1的中國專利公開了一種煤與瓦斯突出模具，在底板的中央開設有充氣孔，該充氣孔中安裝進氣嘴；前端板的中部開設定位孔，該定位孔中安裝突出口。
[0007](3)申請?zhí)枮?00910103154.2的中國專利公開了一種煤與瓦斯突出綜合試驗裝置，該裝置包括煤樣室、地應力模擬加載系統(tǒng)和氣壓加載設備，地應力模擬加載系統(tǒng)的施力膠囊和加載裝置設置在密閉容器內，充壓設備的充壓通道與膠囊壁夾層相通，加載裝置包括至少兩個加載塊，煤樣室由加載塊圍成，相鄰加載塊之間存在間隙，通過壓力采集裝置和攝像機觀測試驗結果。但該裝置不能進行地應力加載。
[0008](4)申請?zhí)枮?00910103155.7的中國專利公開了一種煤與瓦斯突出試驗快速泄壓的煤樣室，包括煤樣室本體，煤樣室本體設置煤與瓦斯噴出口和壓力氣體進口，煤與瓦斯噴出口設置控制閥，煤樣室本體內在控制閥前設置隔膜，隔膜與控制閥之間的空腔為平衡腔，平衡腔設置壓力平衡氣體進口。泄壓采用隔膜，試驗過程復雜，不方便操作。
[0009](5)申請?zhí)枮?00910103157.6的中國專利公開了一種煤與瓦斯突出試驗裝置，包括煤樣室、氣壓加載設備，煤樣室設置煤與瓦斯噴出口，煤與瓦斯噴出口設置控制閥，氣壓加載設備的加壓氣體通道與煤樣室內部相通，煤樣室內在控制閥前設置隔膜，隔膜與控制閥之間的空腔為接有平衡氣壓加載設備的平衡腔，還包括設置在煤樣室內的壓力采集裝置和設置在煤樣室外部的攝像機，煤樣室與攝像機相對的位置透明設置。但該裝置不能進行地應力加載。
[0010](6)申請?zhí)枮?01010149061.6的中國專利公開了一種煤與瓦斯突出模擬試驗裝置，包括鋼筒，設置在鋼筒兩端的法蘭盤，充氣系統(tǒng)和數據采集系統(tǒng)；設置在鋼筒一端的法蘭盤為帶有中心孔的法蘭盤，并在該法蘭盤與鋼筒的非安裝側設置防爆片。但該裝置不能進行地應力加載。
[0011](7)申請?zhí)枮?01110021828.1的中國專利公開了一種煤與瓦斯試驗模擬裝置，包括煤樣室和氣壓加載設備，所述煤樣室中設置有至少一個用于放置煤樣的煤樣型腔，氣壓加載設備包括瓦斯氣瓶和與瓦斯氣瓶連接的加壓氣體通道，煤樣室上設置有工作時與煤樣型腔連通的煤與瓦斯噴出口，噴出口上設置有用于控制噴出口導通的控制裝置，在煤樣室外設置有用于對煤樣型腔內部煤樣拍照的第一照相機，噴出口設置有用于拍攝煤與瓦斯噴出的第二照相機。
[0012](8)申請?zhí)枮?01110324127.5的中國專利公開了一種石門揭煤時煤與瓦斯突出模擬試驗系統(tǒng)，其包括頂部設置有開口的箱體，該箱體開口配置有一加載鋼板，密閉腔體內鋪設有頂板與底板，頂板與底板之間鋪設有煤層，該煤層與水平面形成一傾斜角，突出模擬巷道在底板內延伸直至與煤層交匯，瓦斯采用面式充氣結構，突出口設置快速開啟密封結構。
[0013]綜合分析上述單位的模型試驗臺架裝置系統(tǒng)，還存在以下不足之處:
[0014]1.上述模擬試驗裝置無法實現煤與瓦斯吸附特性測試；
[0015]2.上述試驗裝置不論大小，其內部模型多以長方體為主，加載時在模型邊角處容易形成應力集中；
[0016]3.上述模型試驗裝置試驗過程中操作復雜，大部分僅能定性的觀察突出現象，不能一次性完整采集煤與瓦斯突出試驗過程中的壓力及溫度等參數和突出現象的瞬態(tài)變化規(guī)律，實現定量分析。
[0017]為了更好地研宄不同條件地應力和瓦斯壓力條件下煤與瓦斯吸附特性及煤與瓦斯突出機理及發(fā)生條件，需要研制一種煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置，以便解釋煤與瓦斯突出吸附特性和發(fā)生機理。
【實用新型內容】
[0018]本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種一體式煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置，其能夠研宄型煤在不同地應力、不同瓦斯壓力條件下煤對瓦斯的吸附解吸特性和煤與瓦斯突出機理。
[0019]為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案:
[0020]一種一體式煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置，包括一圓筒形煤樣室，煤樣室外壁上設有若干能夠檢測型煤溫度和氣體壓力的壓力溫度傳感器，所述煤樣室的一端固定安裝有能夠沿軸向伸入其中且能施加軸向地應力的液壓加載及充氣設備，另一端設有工作時與煤樣室連通的煤與瓦斯噴出口，在煤與瓦斯噴出口處設置有用于控制噴出口導通的快速釋放機構；液壓加載及充氣設備包括一活塞桿，位于煤樣室內的活塞桿上設置一個與煤樣室內腔相配合的活塞，活塞桿末端與試驗時放置于煤樣室中的煤樣接觸的面式充氣加載盤連接，活塞和面式充氣加載盤分別位于煤樣室中通過縱向隔板分開的兩個獨立腔體中，活塞和面式充氣加載盤與縱向隔板之間的空間分別與煤樣室外壁上的兩個液壓站接口相通；
[0021]通過液壓加載及充氣設備的液壓油缸施加軸向地應力，圍壓通過煤樣室的內腔壁的反力提供，實現準三維應力加載，通過控制液壓油缸壓力，模擬型煤的不同受力條件；
[0022]所述活塞桿中心設有孔道，孔道一端與活塞桿外部的三通的一個端口相連，三通的另外兩個端口上分別與瓦斯氣瓶和真空抽采設備相連接，孔道另一端與面式充氣加載盤上的導氣槽相通。
[0023]所述的面式充氣加載盤采用申請?zhí)枮?01210227229.X專利的結構與技術；即:包括充氣面板，充氣面板一端與充氣管道相連，充氣管道上設有充氣開關，所述充氣面板包括面板，面板上設有縱橫交叉連通的導氣槽，導氣槽通過面板端部的充氣通道與充氣管道連通；所述面板上面依次設有下層篩板、鋼絲網和上層篩板，所述下層篩板、鋼絲網、上層篩板和面板的邊緣連接處通過橡膠密封條密封，并在最上部的上層篩板邊