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原文传递一种多场耦合可视化煤与瓦斯延期突出试验装置

专利名称：	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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	张超林;王恩元;李忠辉;刘晓斐;刘贞堂
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910589963.2
公开号：	CN110308258A
代理机构：	南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	李悦声
分类号：	G01N33/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	221116 江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科研院
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。 2.根据权利要求1所述的多场耦合可视化煤与瓦斯延期突出试验装置，其特征在于：所述可视化箱体的材料为聚碳酸酯板构成，箱体腔体尺寸为1.50.50.5m。 3.根据权利要求1所述的多场耦合可视化煤与瓦斯延期突出试验装置，其特征在于：所述瞬间突出门包括爆破片夹持器，爆破片夹持器一端设有安装法兰，爆破片夹持器内部分别设有相互串联的一级爆破片和二级爆破片，一级爆破片和二级爆破片之间的爆破片夹持器上设有充气口b，通过气源系统向一级爆破片和二级爆破片之间空间充气打开二级爆破片，同时瞬间诱爆一级爆破片，实现突出口瞬间打口，以模拟石门揭煤等剧烈诱发因素诱导的突出工况。 4.根据权利要求1所述的多场耦合可视化煤与瓦斯延期突出试验装置，其特征在于：所述延期突出门包括透明圆管，透明圆管内充满石蜡以密封突出口，透明圆管内壁直径与突出口匹配，突出口直径为0.1m，透明圆管长0.5m，透明圆管内壁区域1-区域5分别铺设热电阻丝，延期突出圆管内壁的热电阻丝从接线口b延伸出，与对延期突出圆管内充满的石蜡进行分区域加热从而模拟不同位置煤巷掘进诱发的延期突出工况。 5.根据权利要求1所述的多场耦合可视化煤与瓦斯延期突出试验装置，其特征在于：所述气压传感器利用密封垫a从可视化箱体外侧的传感器安装孔中插入，气压传感器尾端通过数据线与数据采集与控制系统连接，传感器安装孔内侧设有一根延伸设置在煤样内部的PU管，通过调整PU管开口端的位置以测试不同位置瓦斯压力，其中PU管与可视化箱体内侧之间设有PU气动接头。 6.根据权利要求1所述的多场耦合可视化煤与瓦斯延期突出试验装置，其特征在于：所述温度传感器和应力传感器安装结构相同，温度传感器和应力传感器尾部的导线通过转换接头和密封垫b固定在可视化箱体的传感器安装孔中，将温度传感器和应力传感器埋设在煤样中需要检测温度或应力的位置。
所属类别：	发明专利