一體式煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置及試驗方法
【專利摘要】本發明公開了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壓力和溫度傳感器，煤樣室一端固定安裝有液壓加載及充氣設備，另一端設有煤與瓦斯噴出口，在煤與瓦斯噴出口處設置有快速釋放機構；液壓加載及充氣設備包括一活塞桿，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；本發明同時還公開了利用該裝置的試驗方法。本發明能夠研究型煤在不同地應力、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。
【專利說明】一體式煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置及試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于煤炭科研【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及試驗方法。
【背景技術】
[0002]目前，煤與瓦斯突出是發生在煤礦井下的一種極其復雜的動力失穩現象，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究危險性大的緣故，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究和探索。
[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究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究工作，研制了一系列煤與瓦斯突出模擬試驗裝置，研究現狀如下:
[0005](I)申請號為200810069276.X的中國專利公開了一種煤與瓦斯突出模擬試驗臺，發明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)申請號為200810233048.1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)申請號為200910103154.2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和氣壓加載設備，地應力模擬加載系統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)申請號為200910103155.7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)申請號為200910103157.6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)申請號為201010149061.6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，充氣系統和數據采集系統；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)申請號為201110021828.1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)申請號為201110324127.5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，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，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變化規律，實現定量分析。
[0017]為了更好地研究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生機理。
【發明內容】
[0018]本發明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及試驗方法，其能夠研究型煤在不同地應力、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，本發明采用下述技術方案:
[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號為201210227229.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緣設置固定壓條，固定壓條通過螺栓將下層篩板、鋼絲網、上層篩板固定在面板上。
[0024]所述快速釋放機構一端中間設置有Φ60πιπι的噴出口，快速釋放機構包括上、下支架，上支架上鉸接有卡扣，下支架上鉸接有能夠與卡扣卡緊及松開的C型卡扣，C型卡扣中部設有旋轉螺桿，旋轉螺桿末端連接能夠密封噴出口的密封盤。
[0025]通過旋轉螺桿可調節密封盤的活動，密封時，將C型卡扣與卡扣卡住，調節旋轉螺桿壓縮密封盤密封煤與瓦斯噴出口 ；釋放時，將C型卡扣與卡扣分離，在壓力和重力作用下密封盤與煤與瓦斯噴出口迅速分離。
[0026]所述圓筒形煤樣室、液壓加載設備、面式充氣加載盤和快速釋放機構均固定安裝于支撐架上，前部支撐架為金屬支架，后部鉸接在混凝土樁上，中部鉸接在千斤頂上，可通過千斤頂升降調節突出口角度。
[0027]所述與瓦斯氣瓶和真空抽采設備相連接的三通上設有控制開關。
[0028]所述面式充氣加載盤為圓盤式結構件，其外徑與圓筒形煤樣室的內腔過渡配合，且能保證內腔的氣密性。
[0029]所述壓力溫度傳感器通過數據線分別連接二次儀表，用于測試煤與瓦斯吸附與突出過程中氣體壓力和煤體溫度變化。活塞桿外部，三通前端安裝位移傳感器，測量面式充氣加載盤的位移。
[0030]一種利用一體式煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置的試驗方法，包括兩個階段，第一階段為煤與瓦斯的吸附解吸實驗，第二階段為煤與瓦斯突出試驗；
[0031]煤與瓦斯的吸附解吸試驗步驟如下:
[0032]I)升起中部千斤頂調節煤樣室傾角，將煤樣裝在煤樣室內，將三通一端連接瓦斯氣瓶，另一端連接真空抽采設備，液壓加載設備連接液壓站，安置高速攝像機，并連接好整套所述試驗裝置；
[0033]2)用液壓加載設備對要成型的煤樣施加荷載，根據預先設定好的成型壓力分次成型；煤樣成型后，封閉煤與瓦斯噴出口，檢查試驗容器氣密性；
[0034]3)用真空泵將煤樣室抽真空，用液壓加載設備對型煤施加壓力并保持壓力穩定；
[0035]4)將純度為99.9%的甲烷按預定壓力充入煤樣室，待煤樣室內壓力達到平衡，部分氣體被吸附，部分氣體仍以游離狀態處于剩余體積之中，已知充入或放出的甲烷體積，扣除剩余體積的游離體積，即為吸附體積；
[0036]5)重復這樣的測定，得到各壓力段平衡壓力與吸附體積量，連接起來即為吸附等溫線；完成煤與瓦斯的吸附解吸試驗；
[0037]煤與瓦斯突出試驗如下:
[0038]待軸向地應力和瓦斯壓力達到預定值后突出試驗裝置中的型煤實際上相當于一個含“瓦斯”的煤層，突然打開利用快速釋放機構進行臨時密封的煤與瓦斯噴出口，此時由于瓦斯壓力和壓力模擬地應力的作用，使儲存在煤樣室中的能量從煤與瓦斯噴出口突然釋放而完成煤與瓦斯的突出試驗。
[0039]考察試驗現象(突出，壓出或傾出，不突出)，可以根據試驗條件揭示煤巖力學性質和加載條件對煤與瓦斯突出的影響因素和作用機制。
[0040]所要測定的突出參數有:煤樣成型壓力、突出時的油缸壓力、瓦斯壓力、推力器前進距離即煤體壓縮量、瓦斯含量、瓦斯流量、突出強度、突出距離、突出煤粒度、突出時間等。這樣本發明可以研究型煤在不同地應力、不同瓦斯壓力條件下煤對瓦斯的吸附解吸特性和型煤在不同地應力、不同瓦斯壓力條件下煤與瓦斯突出特性。
[0041]本發明的有益效果是:
[0042]1、本發明可通過液壓油缸施加軸向地應力，圍壓通過內腔壁的反力提供，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。通過位移傳感器測定煤體壓縮量，并結合軸向應力計算液壓加載設備對媒體所做的機械功。
[0043]2、本發明煤樣加載與試驗裝置的加載活塞桿上設計有氣體孔和孔道，氣孔外部連接三通，通過三通與瓦斯氣瓶和真空抽采設備相連接，實現抽真空與瓦斯氣體充填，氣孔與面式充氣加載盤相連。實現先將型煤抽真空再充入瓦斯，更加真實的模擬煤與瓦斯的吸附狀態。
[0044]3、本發明的煤樣加載與試驗裝置上設有用于檢測型煤溫度和氣體壓力的壓力溫度傳感器，可控制瓦斯壓力從而模擬不同的瓦斯壓力，實現型煤在不同應力和瓦斯壓力條件下的吸附解吸和突出試驗定量研究。
[0045]4、裝置突出口通過快速釋放機構實施機械控制，高速瞬間打開突出口，使其突然泄壓，更真實的模擬了現場開挖造成煤與瓦斯突出。
[0046]5、裝置噴出口前方安置用于記錄煤與瓦斯突出瞬態現象的高速攝像機，與煤與瓦斯瞬態現象高速捕捉，記錄視頻可與壓力傳感器數據相互印證。
[0047]6、本發明結構簡單、操作方便且制作成本低，實現定量模擬和研究煤與瓦斯突出的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0048]圖1是本發明一個具體實例結構示意圖；
[0049]圖2是本發明一個具體實例結構部分剖視圖；
[0050]圖3是圖1中快速釋放裝置結構示意圖；
[0051 ] 圖4是本采用本發明試驗方法示意圖；
[0052]其中1.液壓站接口，2.面式充氣加載盤，3.煤樣室，4.壓力和溫度傳感器，5.快速釋放機構，5-1.密封盤，5-2.上支架，5-3.卡扣，5-4C型卡扣，5-5.下支架，6.三通，7.中部千斤頂，8.支撐架，9.型煤，10.高速攝像機，11.真空泵，12.—體式煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置，13.高壓瓦斯氣瓶，14.液壓站。
【具體實施方式】
[0053]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0054]如圖1、圖2所示:一體式煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置12，包括一圓筒形煤樣室3，煤樣室3外壁上設有若干能夠檢測型煤溫度和氣體壓力的壓力和溫度傳感器4，煤樣室3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3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5 ;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2連接，活塞和面式充氣加載盤2分別位于煤樣室3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2與縱向隔板之間的空間分別與煤樣室3外壁上的兩個液壓站接口 I相通；
[0055]活塞桿中心設有孔道，孔道一端與活塞桿外部的三通6的一個端口相連，三通6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2上的導氣槽相通。與瓦斯氣瓶和真空抽采設備相連接的三通6上設有控制開關。
[0056]圓筒形煤樣室3、液壓加載及充氣設備、面式充氣加載盤2和快速釋放機構5均固定安裝于支撐架8上，前部支撐架為金屬支架，后部鉸接在混凝土樁上，中部鉸接在千斤頂7上，可通過千斤頂7升降調節突出口角度。
[0057]面式充氣加載盤采用申請號為201210227229.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緣設置固定壓條，固定壓條通過螺栓將下層篩板、鋼絲網、上層篩板固定在面板上。面式充氣加載盤為圓盤式結構件，其外徑與圓筒形煤樣室的內腔過渡配合，且能保證內腔的氣密性。
[0058]如圖3所示:快速釋放機構5中間為Φ60πιπι的噴出口，包括:下支架5_5、上支架5-2、密封盤5-1、卡扣5-3、C型卡扣5-4。C型卡扣5_4與下支架5_5鉸接，卡扣5_3與上支架5-2鉸接，密封盤5-1與C型卡扣5-4通過旋轉螺桿連接，通過旋轉螺桿可調節密封盤的活動。密封時將C型卡扣5-4與卡扣5-3卡住，調節旋轉螺桿使密封盤5-1密封噴出口 ；釋放時將C型卡扣5-4與卡扣5-3分離，在壓力與重力作用下密封盤5-1與噴出口迅速分離。
[0059]壓力和溫度傳感器4通過數據線分別連接二次儀表，用于測試煤與瓦斯吸附與突出過程中氣體壓力和煤體溫度變化。活塞桿外部，三通前端安裝位移傳感器，測量面式充氣加載盤2的位移。
[0060]如圖4所示，一體式煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置的煤與瓦斯噴出口前方放置用于記錄煤與瓦斯突出瞬態過程的高速攝像機10，液壓站14通過液壓站接口 I為液壓加載設備提供原動力，高壓瓦斯氣瓶13和真空泵11通過三通6與活塞桿上的孔道相連接，實現煤樣室3內抽真空與瓦斯氣體充填。。
[0061]利用本發明進行試驗時分為兩個階段，第一階段為煤與瓦斯的吸附解吸試驗，接著為煤與瓦斯突出試驗。
[0062]首先升起中部千斤頂調節煤樣室傾角，將煤樣裝在煤樣室3內，將三通6 —端連接高壓瓦斯氣瓶13，另一端連接真空泵11，液壓加載設備連接液壓站，安置高速攝像機10，并連接好其他儀器。用液壓加載設備對要成型的煤樣施加荷載，根據預先設定好的成型壓力分次成型。煤樣成型后，封閉突出口，檢查試驗容器氣密性。用真空泵11將煤樣室抽真空，用液壓加載設備對型煤9施加壓力并保持壓力穩定。將高壓高純99.9%甲烷充入煤樣室。待煤樣室內壓力達到平衡，部分氣體被吸附，部分氣體仍以游離狀態處于剩余體積之中，已知充入(放出)的甲烷體積，扣除剩余體積的游離體積，即為吸附體積。重復這樣的測定，得到各壓力段平衡壓力與吸附體積量，連接起來即為吸附等溫線。完成煤與瓦斯的吸附解吸實驗。
[0063]待地應力和瓦斯壓力達到預定值后突出模擬裝置中的型煤實際上相當于一個含“瓦斯”的煤層，突然打開利用快速釋放機構進行臨時密封的噴出口，此時由于瓦斯壓力和壓力模擬地應力的作用，使儲存在煤樣室中的能量從突出口突然釋放而完成煤與瓦斯的突出試驗。
[0064]考察試驗現象(突出，壓出或傾出，不突出)，可以根據試驗條件揭示煤巖力學性質和加載條件對煤與瓦斯突出的影響因素和作用機制。所要測定的突出參數有:煤樣成型壓力，突出時的油缸壓力、瓦斯壓力、推力器前進距離即煤體壓縮量、瓦斯含量、瓦斯流量、突出強度、突出距離、突出煤粒度、突出時間等。這樣本發明可以研究型煤在不同地應力、不同瓦斯壓力條件下煤對瓦斯的吸附解吸特性和型煤在不同地應力、不同瓦斯壓力條件下煤與瓦斯關出特性。
[0065]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
【權利要求】
1.一種一體式煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置，其特征是，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和溫度傳感器，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； 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； 所述快速釋放機構一端中間設置有噴出口，快速釋放機構包括上、下支架，上支架上鉸接有卡扣，下支架上鉸接有能夠與卡扣卡緊及松開的型卡扣，釋放扣上通過螺紋設有旋轉螺桿，旋轉螺桿末端連接能夠密封煤與瓦斯噴出口的密封盤； 通過旋轉螺桿能調節密封盤的活動，密封時，將釋放扣與卡緊扣卡住，調節絲杠壓縮密封盤密封煤與瓦斯噴出口 ；釋放時，將型卡扣與卡扣分離，在壓力和重力作用下密封盤與煤與瓦斯噴出口迅速分離。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征是，所述圓筒形煤樣室、液壓加載設備、面式充氣加載盤和快速釋放機構均固定安裝于支撐架上，前部支撐架為金屬支架，后部鉸接在混凝土樁上，中部鉸接在千斤頂上，通過千斤頂升降調節突出口角度。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征是，所述與瓦斯氣瓶和真空抽采設備相連接的三通上設有控制開關。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征是，所述面式充氣加載盤為圓盤式結構件，其外徑與圓筒形煤樣室的內腔過渡配合，且能保證內腔的氣密性。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征是，所述壓力溫度傳感器通過數據線分別連接二次儀表，用于測試煤與瓦斯吸附與突出過程中氣體壓力和煤體溫度變化；活塞桿外部，三通前端安裝位移傳感器，測量面式充氣加載盤的位移。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的煤與瓦斯噴出口前方放置用于記錄煤與瓦斯突出瞬態過程的高速攝像機。
7.一種利用一體式煤與瓦斯吸附解吸與突出試驗裝置的試驗方法，其特征是，包括兩個階段，第一階段為煤與瓦斯的吸附解吸試驗，第二階段為煤與瓦斯突出試驗； 煤與瓦斯的吸附解吸試驗步驟如下: 1)升起中部千斤頂調節煤樣室傾角，將煤樣裝在煤樣室內，將三通一端連接瓦斯氣瓶，另一端連接真空抽采設備，液壓加載設備連接液壓站，安置高速攝像機，并連接好整套所述試驗裝置； 2)用液壓加載設備對要成型的煤樣施加荷載，根據預先設定好的成型壓力分次成型；煤樣成型后，封閉煤與瓦斯噴出口，檢查試驗容器氣密性； 3)用真空泵將煤樣室抽真空，用液壓加載設備對型煤施加壓力并保持壓力穩定； 4)將純度為99.9%的甲烷按預定壓力充入煤樣室，待煤樣室內壓力達到平衡，部分氣體被吸附，部分氣體仍以游離狀態處于剩余體積之中，已知充入或放出的甲烷體積，扣除剩余體積的游離體積，即為吸附體積； 5)重復這樣的測定，得到各壓力段平衡壓力與吸附體積量，連接起來即為吸附等溫線；完成煤與瓦斯的吸附解吸試驗； 煤與瓦斯突出試驗如下: 待軸向地應力和瓦斯壓力達到預定值后突出試驗裝置中的型煤實際上相當于一個含“瓦斯”的煤層，突然打開利用快速釋放機構進行臨時密封的煤與瓦斯噴出口，此時由于瓦斯壓力和壓力模擬地應力的作用，使儲存在煤樣室中的能量從煤與瓦斯噴出口突然釋放而完成煤與瓦斯的突出試驗。
【文檔編號】G01N33/00GK104407108SQ201410748044
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月9日 優先權日:2014年12月9日
【發明者】張慶賀, 王漢鵬, 李清川, 張冰, 袁亮, 楊為民 申請人:山東大學