本發(fā)明涉及一種含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置。

背景技術(shù)：

伴隨開采深度的增加，煤層面臨高瓦斯、高地應(yīng)力、高巖溶水壓的作用，同時開采過程中煤層應(yīng)力場異常復(fù)雜且受反復(fù)擾動影響，極易發(fā)生沖擊地壓。深部煤層在成煤過程中地溫高、變質(zhì)程度高，煤體吸附瓦斯能力強，開采中除瓦斯對突出的影響外，還應(yīng)考慮瓦斯對煤層沖擊地壓的影響。游離瓦斯會在煤體內(nèi)微裂隙、微孔隙的尖端產(chǎn)生力學(xué)作用，影響煤層穩(wěn)定性；而吸附瓦斯往往通過影響煤體的非力學(xué)性質(zhì)，改變煤體表面自由能。因此，瓦斯極有可能對煤層的沖擊傾向性產(chǎn)生影響。

煤巖產(chǎn)生沖擊破壞的能力，稱之為沖擊傾向性，它是煤巖體的一種固有屬性。煤體沖擊傾向性可劃分為三類，即強、弱、無。目前國內(nèi)采用煤的彈性能量指數(shù)、沖擊能量指數(shù)、動態(tài)破壞時間和單軸抗壓強度判別煤體是否具有沖擊傾向性。沖擊傾向性是煤層發(fā)生沖擊地壓的內(nèi)在因素，在開采煤層前應(yīng)對煤層進行沖擊傾向性鑒定，根據(jù)鑒定結(jié)果采取相應(yīng)的沖擊地壓防治措施，已成為現(xiàn)階段沖擊地壓防治的基本方法。

但由于在采樣、加工和實驗室試驗中煤樣中瓦斯已解吸并釋放，在室內(nèi)測定中也無瓦斯壓力的作用，因此現(xiàn)階段沖擊傾向的鑒定均沒有考慮原始條件下瓦斯對煤體沖擊傾向性的影響，目前，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有一種適應(yīng)于含瓦斯煤層尤其是高瓦斯煤層沖擊傾向性的鑒定裝置和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供的瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置，能夠獲得含瓦斯煤樣，并有效測定含瓦斯煤樣的各項沖擊指標(biāo)值，為準(zhǔn)確評估瓦斯對煤樣沖擊影響提供科學(xué)依據(jù)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置，包括上墊塊、下墊塊、滲透板、夾持機構(gòu)、真空抽取系統(tǒng)和瓦斯注入系統(tǒng)；所述上墊塊包括真空抽取通孔；所述下墊塊包括瓦斯注入通孔；所述滲透板包括通孔連接口、溝通槽和滲透孔；所述夾持機構(gòu)分左右兩塊，各呈半圓槽狀；在對煤樣注入瓦斯時，所述上墊塊和所述下墊塊通過所述滲透板對煤樣上下夾持，然后再由所述夾持機構(gòu)徑向夾持，使煤樣處于一個密閉腔室內(nèi)，然后通過所述上墊塊連通所述真空抽取系統(tǒng)對煤樣中的空氣進行抽取，最后通過所述下墊塊連通所述瓦斯注入系統(tǒng)對煤樣進行瓦斯注入。

在上述含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置中，所述上墊塊還包括上墊塊軸向固定機構(gòu)和上墊塊密封槽，所述下墊塊還包括下墊塊軸向固定機構(gòu)和下墊塊密封槽，所述上墊塊和所述下墊塊通過所述上墊塊軸向固定機構(gòu)和所述下墊塊軸向固定機構(gòu)進行軸向固定，并通過所述上墊塊密封槽和所述下墊塊密封槽使煤樣處于密封狀態(tài)。

在上述含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置中，所述夾持機構(gòu)還包括夾持機構(gòu)密封槽，通過與所述上墊塊密封槽和所述下墊塊密封槽相配合，使煤樣處于密封狀態(tài)。

在上述含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置中，所述真空抽取系統(tǒng)包括真空泵、真空控制閥和真空表。

在上述含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置中，所述真空抽取系統(tǒng)還包括瓦斯收集器。

在上述含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置中，所述瓦斯注入系統(tǒng)包括高壓瓦斯容器、高壓瓦斯控制閥和壓力表。

在上述含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置中，所述瓦斯注入系統(tǒng)還包括瓦斯穩(wěn)壓器。

含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定方法，使用上述含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置對煤樣進行沖擊傾向性鑒定，包括如下步驟：

(a)將煤樣通過所述滲透板與所述上墊塊和所述下墊塊接觸，形成上下夾持狀，并通過熱縮膜將煤樣、所述上墊塊、所述下墊塊和所述滲透板包裹在一起形成“聯(lián)合體”；

(b)用所述夾持機構(gòu)將所述“聯(lián)合體”包裹在一起，使煤樣處于密封腔室內(nèi)；

(c)打開所述真空泵和所述真空控制閥，同時保證所述高壓瓦斯控制閥關(guān)閉，將煤樣內(nèi)氣體抽凈，通過觀察所述真空表，當(dāng)所述真空表讀數(shù)恒定時，則表示煤樣內(nèi)氣體被抽凈，關(guān)閉所述真空泵和所述真空控制閥；

(d)打開所述高壓瓦斯控制閥，給煤樣通高壓瓦斯，當(dāng)所述壓力表讀數(shù)恒定時，表明瓦斯充分吸附于煤樣內(nèi)，關(guān)閉所述高壓瓦斯控制閥；

(e)將所述夾持機構(gòu)拆去，給所述“聯(lián)合體”安裝引伸計，放置到伺服試驗機上進行壓縮，由伺服試驗機采集的數(shù)據(jù)分別計算出沖擊傾向性指標(biāo)，判斷瓦斯對煤層沖擊傾向性的影響。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

1)本發(fā)明提供的含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置及方法，由于向煤樣注入瓦斯前，對煤樣進行真空抽取，使煤樣空隙、裂隙中不含空氣，使得在對煤樣注入設(shè)計的高壓瓦斯時，瓦斯更容易吸附滲透到煤樣中，提高了煤樣的瓦斯含量，因此，本發(fā)明能夠較為準(zhǔn)確的鑒定出高壓瓦斯對煤樣沖擊的影響程度。

2)本發(fā)明提供的含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置及方法，由于采用夾持機構(gòu)對煤樣進行夾持，同時在完成對煤樣注入高壓瓦斯后，又可以將夾持機構(gòu)去掉，使得煤樣在使用伺服試驗機加壓時處于零圍壓狀態(tài)，因此，本發(fā)明能夠更加準(zhǔn)確的獲得高壓瓦斯對煤樣沖擊影響程度。

3)本發(fā)明提供的含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置及方法，與在試驗腔體內(nèi)進行實驗相比，本發(fā)明試驗過程簡單易行，利于操作，工作效率更高，同時試驗使用過的廢棄瓦斯能夠被瓦斯收集裝置收納，不會造成環(huán)境污染。

附圖說明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中

圖1是本發(fā)明含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置中上墊塊正視圖；

圖3是本發(fā)明含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置中上墊塊俯視圖；

圖4是本發(fā)明含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置中下墊塊正視圖；

圖5是本發(fā)明含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置中下墊塊俯視圖；

圖6是本發(fā)明含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置中夾持機構(gòu)正視圖(顯示一半)；

圖7是本發(fā)明含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置中夾持機構(gòu)俯視圖(顯示一半)。

圖中標(biāo)記為：1-上墊塊，2-下墊塊，3-滲透板，4-夾持機構(gòu)，5-真空抽取系統(tǒng)，6-瓦斯注入系統(tǒng)，101-真空抽取通孔，102-上墊塊軸向固定機構(gòu)，103-上墊塊密封槽，201-瓦斯注入通孔，202-下墊塊軸向固定機構(gòu)，203-下墊塊密封槽，301-通孔連接口，302-溝通槽，303-滲透孔，401-夾持機構(gòu)密封槽，501-真空泵，502-真空控制閥，503-真空表，504-瓦斯收集器，601-高壓瓦斯容器，602-高壓瓦斯控制閥，603-壓力表，604-瓦斯穩(wěn)壓器。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

圖1-7所示是本發(fā)明含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置的優(yōu)選實施例。

所述含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置，包括上墊塊1、下墊塊2、滲透板3、夾持機構(gòu)4、真空抽取系統(tǒng)5和瓦斯注入系統(tǒng)6；所述上墊塊1包括真空抽取通孔101、上墊塊軸向固定機構(gòu)102和上墊塊密封槽103；所述下墊塊2包括瓦斯注入通孔201、下墊塊軸向固定機構(gòu)202和下墊塊密封槽203；所述滲透板3包括通孔連接口301、溝通槽302和滲透孔303；所述夾持機構(gòu)4分左右兩塊，各呈半圓槽狀，包括夾持機構(gòu)密封槽401。

在對煤樣注入瓦斯時，所述上墊塊1和所述下墊塊2通過所述滲透板3對煤樣上下夾持，通過所述上墊塊軸向固定機構(gòu)102和所述下墊塊軸向固定機構(gòu)202進行軸向固定，并通過所述上墊塊密封槽103和所述下墊塊密封槽203使煤樣處于密封狀態(tài)。

然后再由所述夾持機構(gòu)4徑向夾持，通過與所述上墊塊密封槽103和所述下墊塊密封槽203相配合，使煤樣處于一個密閉腔室內(nèi)，然后通過所述上墊塊1連通所述真空抽取系統(tǒng)5對煤樣中的空氣進行抽取，最后通過所述下墊塊2連通所述瓦斯注入系統(tǒng)6對煤樣進行瓦斯注入。

所述真空抽取系統(tǒng)5包括真空泵501、真空控制閥502、真空表503和瓦斯收集器504。

所述瓦斯注入系統(tǒng)6包括高壓瓦斯容器601、高壓瓦斯控制閥602、壓力表603和瓦斯穩(wěn)壓器604。

使用本實施例的含瓦斯煤層沖擊傾向性鑒定裝置對煤樣進行沖擊傾向性鑒定，包括如下步驟：

a)將煤樣通過所述滲透板3與所述上墊塊1和所述下墊塊2接觸，形成上下夾持狀，并通過熱縮膜將煤樣、所述上墊塊1、所述下墊塊2和所述滲透板3包裹在一起形成“聯(lián)合體”；

b)用所述夾持機構(gòu)4將所述“聯(lián)合體”包裹在一起，使煤樣處于密封腔室內(nèi)；

c)打開所述真空泵501和所述真空控制閥502，同時保證所述高壓瓦斯控制閥602關(guān)閉，將煤樣內(nèi)氣體抽凈，通過觀察所述真空表503，當(dāng)所述真空表503讀數(shù)恒定時，則表示煤樣內(nèi)氣體被抽凈，關(guān)閉所述真空泵501和所述真空控制閥502；

d)打開所述高壓瓦斯控制閥602，給煤樣通高壓瓦斯，當(dāng)所述壓力表603讀數(shù)恒定時，表明瓦斯充分吸附于煤樣內(nèi)，關(guān)閉所述高壓瓦斯控制閥602；

e)將所述夾持機構(gòu)4拆去，給所述“聯(lián)合體”安裝引伸計，放置到伺服試驗機上進行壓縮，由伺服試驗機采集的數(shù)據(jù)分別計算出沖擊傾向性指標(biāo)，判斷瓦斯對煤層沖擊傾向性的影響。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。