一种煤与瓦斯突出预测指标临界值的测定装置及方法，装置主要由压力加载装置、气体加载装置、突出启动装置、观测装置和数据采集分析装置组成。通过模拟实验矿井的地应力，观测记录突出实验过程中煤体煤样的变形及破坏情况；经数据采集分析采集实验过程中压力、温度、声发射、电位、电磁辐射信号及变化情况。综合考虑了矿井的瓦斯赋存条件、地应力及其煤体力学性质的差异，并针对各矿实际情况进行实验确定煤与瓦斯突出预测指标临界值，所得出的试验参数和结果能实际反应出试验矿井的具体情况，与用统一的指标临界值相比，所确定的煤与瓦斯突出预测指标临界值更具科学性，其结构紧凑、方法简单、制作成本低、操作简单、可靠性高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤与瓦斯突出测定装置及方法，尤其是一种适用于确定突出参数及临界值的。
技术介绍
煤与瓦斯突出是矿井中的动力现象，其产生的机理较为复杂，且突出要素之间相互制约。人们对煤与瓦斯的突出预测开展了大量研究，但在目前的条件下，鉴定煤层有无突出危险性所用瓦斯压力指标临界值的确定主要有以下几种方法《防治煤与瓦斯突出规定》中把瓦斯压力0. 74MPa作为判别有无突出危险的瓦斯压力临界值。由于影响煤与瓦斯突出的瓦斯、地应力、煤体力学性质三大要素在各个矿区存在很大的差异，显然统一的临界值无法适应各矿的实际情况，不能有效地指导各矿的生产工作， 不能敏感的识别出危险。中州煤炭1991年第3期发表的“钻屑瓦斯解吸指标的确定及应用”中提到根据发生突出时的最小瓦斯压力与突出煤层最软分层的坚固性系数的关系，计算出最小瓦斯压力即为瓦斯压力临界值。该方法是利用瓦斯压力和坚固性系数之间的经验公式，且仅仅考虑煤体的物理力学性质，没有考虑到地应力和瓦斯的作用。中国矿业大学学报2005年9月发表的论文“初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯压力的关系”和河北理工学院学报2005年第5卷2期论文“利用球壳失稳理论确定煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值”均提到了通过建立初始瓦斯膨胀能与煤层瓦斯压力的关系，再利用初始释放瓦斯膨胀能的临界值从而确定瓦斯压力临界值。通过利用瓦斯膨胀能和瓦斯压力之间的关系，通过瓦斯膨胀能临界值来确定瓦斯压力临界值，瓦斯膨胀能临界值是否合理将直接影响着瓦斯压力临界值的正确性，同时瓦斯膨胀能和瓦斯压力之间的关系是通过实验拟合出来，不排除存在一定的误差的可能性，有可能导致误差的积累；河南理工大学2009年7月年硕士论文“淮南矿区8煤层谢桥矿、新庄孜矿始突瓦斯参数确定方法及应用研究”提到利用瓦斯解吸指标实验系统，通过建立瓦斯解吸指标和瓦斯压力之间的关系式，再利用确定的瓦斯解吸指标临界值来确定压力临界值。通过利用瓦斯解吸指标和瓦斯压力之间的关系，通过瓦斯解吸指标临界值来确定瓦斯压力临界值，瓦斯解吸指标临界值是否合理将直接影响着瓦斯压力临界值的正确性，同时瓦斯解吸指标和瓦斯压力之间的关系是通过实验拟合出来，不排除存在一定的误差的可能性，有可能导致误差的积累；重庆大学学报2010年第33卷第3期论文“不同瓦斯压力条件下的煤与瓦斯突出模拟实验”提到利用研制的煤与瓦斯突出模拟试验台，进行了 5种不同瓦斯压力水平下的煤与瓦斯突出模拟实验，得到了煤与瓦斯突出现象发生与否的瓦斯压力阀值的范围。受实验装置的限制，该实验装置的地应力加载的能力较小，不能模拟不同程度的矿井的地应力条件，且实验次数有限，只是得到了瓦斯压力临界值的范围，并没有得出更为精确的值。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、操作简单、准确性高、能针对不同矿井具体情况确定突出指标的测定煤与瓦斯突出预测指标临界值的装置及方法。技术方案本专利技术的煤与瓦斯突出预测指标临界值的测定装置，包括前壁开有突出口的容器、分别设在容器上的压力加载装置、气体加载装置、突出启动装置和数据采集分析装置，所述的压力加载装置由压柱、与压柱螺纹连接的压板构成，压柱上套装有盖板；所述的气体加载装置由瓦斯罐、减压阀、多孔烧结板和进气嘴组成，进气嘴位于容器的后侧壁上，多孔烧结板位于容器后侧的内壁上；所述的突出启动装置包括设在容器前侧壁突出口外的突出口挡板、设在突出口内的堵头，突出口挡板的外侧设有压在其外侧的Y形压杆，容器前侧壁两侧分别设有与Y形压杆相插合的支座，支座的一侧设有固定Y形压杆一端的转轴，另一侧设有固定Y形压杆的圆锥销，圆锥销末端设有卸荷杆；所述的数据采集及分析装置包括依次设在容器的左侧壁上的压力传感器、温度传感器、声发射传感器、电磁辐射传感器、电位传感器组成，压力传感器、温度传感器、声发射传感器、电磁辐射传感器、电位传感器分别经数据线与数据采集仪相连；所述容器的右侧设有由高速摄像机和玻璃窗口组成的观测装置，玻璃窗口位于容器的右内侧壁上，高速摄像机位于正对玻璃窗口的前方；所述的盖板与容器的配合面和与压柱的配合面上设有密封圈。本专利技术的煤与瓦斯突出预测指标临界值的测定方法，包括如下步骤(1)选取型煤或散状的待测煤样；(2)将型煤或散状的煤样从容器的顶部装入后，安装压力加载装置；(3)将与瓦斯罐相连的减压阀上的进气阀和出气阀打开，让瓦斯气体通过进气嘴进入向容器内，检查容器的气密性，看是否有漏气，之后关闭气源，即关闭减压阀上的出气阀；(4)若无漏气，则通过压力试验机给压力加载装置提供动力，向煤样施加压力，其压力的大小与所取煤样的矿山地应力大小一致；(5)当施加的压力与所取煤样的矿山地应力大小一致时，打开减压阀上的出气阀调节出气阀设定向容器内充入瓦斯气体0. 6 0. 8MPa,并吸附48小时以上，让煤样充分吸附瓦斯，吸附稳定后关闭出气阀；(6)容器的煤样吸附稳定后，开启设在玻璃窗口前方的高速摄像机，并开启数据采集仪，做好突出前的准备；(7)给圆锥销末端的卸荷杆一个瞬间向下的冲力，使圆锥销快速脱落，此时，压杆一端和支座固定一端脱离，压杆另一端绕着转轴旋转，突出口挡板失去压杆的压力后自动脱落， 容器内的煤样在应力和瓦斯的作用下涌向突出口；若瓦斯和煤样从突出口突出，则逐步降低瓦斯气体的充入量，重复步骤(1) (7)，至直瓦斯和煤样不突出，记录此时的瓦斯的压力值；若瓦斯和煤样不突出，则逐步增加瓦斯气体的充入量，重复步骤(3) (7)，至直瓦斯和煤样从突出口突出，记录此时的瓦斯的压力值。有益效果由于采用了上述技术方案，综合考虑了矿井的瓦斯赋存条件、地应力及其煤体力学性质的差异，并针对各矿实际情况进行实验确定煤与瓦斯突出预测指标临界值，所得出的试验参数和结果能实际反应出试验矿井的具体情况，与用统一的指标临界值相比，所确定的煤与瓦斯突出预测指标临界值更具科学性，由于针对各矿实际性确定煤与瓦斯突出预测指标临界值，准确度高，其主要优点有1.通过充分模拟实验矿井的地应力，瓦斯，煤体条件，使得出的煤与瓦斯突出预测指标临界值更加准确可靠；2.具有良好的气密性，能够进行不同瓦斯压力条件下的煤与瓦斯突出模拟实验。3.能够直观的观测到煤与瓦斯突出过程中煤体破裂演化过程； 4.结构简单，制作成本低，操作简单，可靠性好。附图说明图1是本专利技术的主视结构示意图。图2是图1的A-A剖视结构示意图。图3是本专利技术的俯视结构示意图。图4是本专利技术试验方法流程示意图。图中1 一压柱，2 —压板，3 —容器，4 一进气嘴，5 —压力传感器，6 —突出口，7 — 堵头，9 —突出口挡板，10 一定位螺栓，11 一转抽，12 一圆锥销，13-Y形压杆，14 一支座， 15 一减压阀，16 —瓦斯罐，17 —进气阀，18 —出气阀，19 一多孔烧结板，20 —玻璃窗口， 21 —盖板，22 —螺丝，23 —高速摄像机，24 —护栏，25 —温度传感器，26—声发射传感器，27 —电磁辐射传感器，28 —电位传感器，29 —数据采集仪，30 —卸荷杆。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的一个实施例作进一步的说明本专利技术的煤与瓦斯突出预测指标临界值的测定装置，主要由容器3、压力加载装置、气体加载装置、突出启动装置和数据采集分析装置构成，本文档来自技高网...
【技术保护点】
组成的观测装置，玻璃窗口（２０）位于容器（３）的右内侧壁上，高速摄像机（２３）位于正对玻璃窗口（２０）的前方。感器（２７）、电位传感器（２８）组成，压力传感器（５）、温度传感器（２５）、声发射传感器（２６）、电磁辐射传感器（２７）、电位传感器（２８）分别经数据线与数据采集仪（２９）相连；所述容器（３）的右侧设有由高速摄像机（２３）和玻璃窗口（２０）杆（１３）一端的转轴（１１），另一侧设有固定Ｙ形压杆（１３）的圆锥销（１２），圆锥销１２末端设有卸荷杆（３０）；所述的数据采集及分析装置包括依次设在容器（３）的左侧壁上的压力传感器（５）、温度传感器（２５）、声发射传感器（２６）、电磁辐射传在容器（３）前侧壁突出口（６）外的突出口挡板（９）、设在突出口（６）内的堵头（７），突出口挡板（９）的外侧设有压在其外侧的Ｙ形压杆（１３），容器（３）前侧壁两侧分别设有与Ｙ形压杆（１３）相插合的支座（１４），支座（１４）的一侧设有固定Ｙ形压２）构成，压柱（１）上套装有盖板（２１）；所述的气体加载装置由瓦斯罐（１６）、减压阀（１５）、多孔烧结板（１９）和进气嘴（４）组成，进气嘴（４）位于容器（３）的后侧壁上，多孔烧结板（１９）位于容器（３）后侧的内壁上；所述的突出启动装置包括设１． 一种煤与瓦斯突出预测指标临界值的测定装置，包括前壁开有突出口（６）的容器（３）、分别设在容器（３）上的压力加载装置、气体加载装置、突出启动装置和数据采集分析装置，其特征在于：所述的压力加载装置由压柱（１）、与压柱（１）螺纹连接的压板（...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王恩元，欧建春，张力，宋大钊，马衍坤，陈鹏，孙浩博，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：32
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