仿真環境下煤礦瓦斯動力災害模擬實驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種仿真環境下煤礦瓦斯動力災害模擬實驗裝置，包括加載框架，加載框架安裝有氣動錘和兩個Z向加載液壓缸，兩個Z向加載液壓缸的活塞桿底端之間連接有Z向加載板；加載框架底部連接有Y向導軌和X向導軌；Y向軌道車上設有突出缸體和Y向加載液壓缸，X向軌道車上設有X向加載液壓缸；突出缸體頂部向上設有Z向加載口，突出缸體側壁連接有沿Y向筒體和X向筒體，X向筒體上表面開設有突出口；X向筒體連接有末端敞口的第四管路；突出缸體連接有抽真空系統和瓦斯加載系統。本實用新型還公開了使用上述裝置的實驗方法，能夠模擬煤礦沖擊地壓、瓦斯流場、覆巖層地應力以及水平構造應力，提高實驗的仿真度，提高實驗成功率和準確程度。
【專利說明】
仿真環境下煤礦瓦斯動力災害模擬實驗裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種仿真環境下煤礦瓦斯動力災害模擬實驗裝置，尤其涉及模擬沖擊地壓誘發的突出過程的實驗裝置。
【背景技術】
[0002]煤與瓦斯突出是煤礦生產過程中一種十分嚴重的事故災害，但煤與瓦斯突出發生的機理一直沒有定論，目前仍處于假說解釋階段。
[0003]目前，主要的假說有瓦斯作用假說、地應力作用假說、化學本質作用假說以及綜合作用假說等，目前對綜合作用引發煤與瓦斯突出的假說支持者較多。
[0004]綜合作用假說認為在礦井生產過程中，采掘活動導致煤層所受地應力及煤層瓦斯壓力改變打破原本的平衡狀態，最后地應力、瓦斯壓力以及其他相關因素綜合作用導致煤巖體破壞失穩，從而發生煤與瓦斯突出災害。
[0005]數據統計資料顯示，大多數的突出發生在放炮和落煤工序過程中，具體的說就是多數的煤與瓦斯突出均是由于放炮、地震波以及頂板垮落等因素造成對煤巖體的沖擊載荷誘發引起的。因此要對煤與瓦斯突出突出現象進行模擬實驗研究，就不能避開沖擊載荷的誘發因素。
[0006]盡管國內外學者在煤與瓦斯突出相似模擬實驗研究裝置方面做了大量工作并取得了許多成就，但是所研發出來的模擬實驗裝置還存在一些問題和不足:
[0007]I)不能施加側向載荷來模擬水平構造應力。真實煤體在井下所受應力主要包括垂直方向上覆巖層地應力、水平方向構造應力以及煤層瓦斯孔隙壓力。目前多數模擬突出實驗裝置只能實現垂直應力加載以及供給一定瓦斯壓力，不能實現側向水平加載載荷。
[0008]2)不能實現模擬沖擊載荷誘發突出過程。井下放炮、地震波以及頂板垮落等因素造成的沖擊地壓是誘發突出的主要原因，多數突出是在這種情況下發生了，但是目前大部分實驗裝置考慮外載應力作用，都是通過對實驗煤樣進行靜壓加載的方法來實現的，不能模擬煤巖體承受的靜壓載荷與承受沖擊載荷的雙重作用，模擬實驗中不能同時考慮到承受靜壓載荷與沖擊載荷導致失穩破壞這兩種因素。
[0009]3)數據統計除了石門揭煤，76%的煤與瓦斯突出事故發生在煤層巷道中。也就是說，大多數的煤與瓦斯突出均是在煤層已經暴露在采掘空間后發生的，此時的煤層瓦斯不在原始煤層瓦斯壓力，已經卸壓并發生流動，存在瓦斯流場。而目前的煤與瓦斯突出模擬實驗裝置只能在煤體處于密閉空間條件下進行突出實驗，不能在瓦斯流場條件下進行瓦斯突出模擬實驗。
[0010]4)目前設備大多結構復雜，裝卸煤樣麻煩，實驗周期長效率低。
【實用新型內容】
[0011]本實用新型的目的在于提供一種能夠模擬煤礦沖擊地壓、瓦斯流場、覆巖層地應力以及水平構造應力的煤礦瓦斯動力災害模擬實驗裝置，使實驗環境更加貼合煤礦的實際環境條件，使實驗結果更加準確、更具有指導作用。
[0012]為實現上述目的，本實用新型的仿真環境下煤礦瓦斯動力災害模擬實驗裝置，以水平方向上相互垂直的兩個方向分別為X向和Y向，以豎直方向為Z向；
[0013]本實用新型包括加載框架，加載框架包括四根立柱，四根立柱的水平截面圍成正方形；四根立柱頂部之間固定連接有氣動錘安裝架，氣動錘安裝架上安裝有氣動錘;氣動錘安裝架下方的所述四根立柱之間固定連接有液壓缸安裝架，液壓缸安裝架上間隔設有兩個Z向加載液壓缸，兩個Z向加載液壓缸的活塞桿向下伸出液壓缸安裝架，兩個Z向加載液壓缸的活塞桿的底端之間固定連接有水平設置的Z向加載板；
[0014]兩個Z向加載液壓缸之間的液壓缸安裝架的中心位置設有上下貫通的豎向通孔，氣動錘的伸出桿向下滑動穿過所述豎向通孔并正對所述Z向加載板；
[0015]所述加載框架底部固定連接有承載臺，承載臺固定連接有沿Y向設置的Y向底架和沿X向設置的X向底架；
[0016]承載臺和Y向底架上設有Y向導軌，X向底架上設有X向導軌;Y向導軌上設有Y向軌道車，X向導軌上設有X向軌道車，Y向軌道車上設有突出缸體和Y向加載液壓缸，X向軌道車上設有X向加載液壓缸；
[0017]突出缸體頂部向上設有Z向加載口，Z向加載板與Z向加載口處的突出缸體內壁滑動密封連接；突出缸體側壁連接有沿Y向設置的Y向筒體，Y向加載液壓缸的活塞桿伸入Y向筒體并連接有Y向加載板，Y向加載板與Y向筒體滑動密封連接;突出缸體的側壁可拆卸連接有X向筒體，X向筒體固定連接在X向軌道車上，X向加載液壓缸的活塞桿伸入X向筒體并連接有X向加載板，X向加載板與X向筒體滑動密封連接;X向筒體臨近X向加載液壓缸的端部上表面開設有突出口；所述突出口與突出缸體之間的X向筒體連接有第四管路，第四管路上設有第三壓力表、第四閥門和流量計;第四管路末端敞口；
[0018]沿Y向導軌，突出缸體具有實驗位置和裝煤位置，突出缸體在實驗位置時位于Z向加載板的正下方，突出缸體在裝煤位置時位于加載框架外部；突出缸體連接有抽真空系統和瓦斯加載系統。
[0019]所述突出缸體與X向筒體之間通過法蘭結構可拆卸連接在一起。
[0020]所述Y向軌道車和X向軌道車均設有剎車裝置。
[0021 ]所述瓦斯加載系統包括高壓瓦斯罐，高壓瓦斯罐通過第一閥門連接有第一管路，沿瓦斯在第一管路內的流向，第一管路上依次設有減壓閥、第一壓力表和第二閥門；
[0022]所述抽真空系統包括真空栗，真空栗連接有第二管路，第二管路上設有第三閥門；
[0023]突出缸體連接有第三管路，第三管路上設有第二壓力表;第三管路連接有三通閥，所述三通閥的三個接口分別連接第一管路、第二管路和第三管路。
[0024]本實用新型的裝置及方法具有如下的優點:
[0025]本實用新型中的氣動錘能夠對煤樣施加沖擊載荷，從而模擬煤礦沖擊地壓;本實用新型中的四閥門19打開后能夠模擬瓦斯流場(即模擬煤層具有的瓦斯涌出現象)，本實用新型中的兩個Z向加載液壓缸能夠模擬覆巖層地應力，本實用新型中的X向加載液壓缸和Y向加載液壓缸能夠從兩個相互垂直的方向模擬煤層復雜的水平構造應力，從而使本實用新型能夠更加真實地模擬煤礦的實際環境條件，提高實驗成功率和準確程度、更具有指導作用。
[0026]本實用新型能通過靜壓加載的方式對實驗煤樣在三個方向(水平X、Y方向及垂直Z方向)上施加預定的靜載應力，在模擬煤層上方覆巖層自重應力和水平構造應力組合條件下進行煤與瓦斯突出模擬實驗;并且可以在垂直方向對裝載好煤樣給予一定能量的動力沖擊載荷，來模擬現場生產過程中井下放炮、地震波以及頂板垮落等因素引起的沖擊地壓，對沖擊地壓誘發突出的過程進行模擬實驗研究。
[0027]本實用新型設置瓦斯加載系統，并通過第四管路能夠使瓦斯流出，構成了瓦斯流動的一個通路，保證實驗是在瓦斯流動過程中進行，存在瓦斯流場，而不是密閉空間，這與真實煤層采掘時發生突出情況更加符合，提高實驗的仿真程度，提高實驗成功率和準確程度。
[0028]此外，本實用新型在實驗不成功(未發生煤與瓦斯突出)的情況下，不需要重新進行氣密性檢查，不需要重新裝填煤樣，只需要在三個方向(Χ、Υ、Ζ向)上重新對煤樣施加靜壓載荷，即可再次試驗。即僅需要重復執行第三至第八步驟即可，不需要執行第一和第二步驟，這樣實現了 “裝一次煤樣做多次突出實驗”的快速重復實驗的功能，提升了設備的使用效率，縮短了實驗周期，提高了實驗效率。
【附圖說明】
[0029]圖1是突出缸體位于裝煤位置時本實用新型的結構示意圖；
[0030]圖2是本實用新型的左視不意圖；
[0031 ]圖3是突出缸體位于實驗位置時本實用新型的俯視示意圖；
[0032]圖4是突出缸體、X向筒體、Y向筒體組合在一起的俯視示意圖。
【具體實施方式】
[0033]本如實用新型中，以水平方向上相互垂直的兩個方向分別為X向和Y向，以豎直方向為Z向。
[0034]如圖1至圖4所示，本實用新型的仿真環境下煤礦瓦斯動力災害模擬實驗裝置包括加載框架1，加載框架I包括四根立柱，四根立柱的水平截面圍成正方形；四根立柱頂部之間固定連接有氣動錘安裝架2，氣動錘安裝架2上安裝有氣動錘3;氣動錘安裝架2下方的所述四根立柱之間固定連接有液壓缸安裝架4，液壓缸安裝架4上間隔設有兩個Z向加載液壓缸5，兩個Z向加載液壓缸5的活塞桿向下伸出液壓缸安裝架4，兩個Z向加載液壓缸5的活塞桿的底端之間固定連接有水平設置的Z向加載板6;
[0035]兩個Z向加載液壓缸5之間的液壓缸安裝架4的中心位置設有上下貫通的豎向通孔，氣動錘3的伸出桿向下滑動穿過所述豎向通孔并正對所述Z向加載板6;
[0036]所述加載框架I底部固定連接有承載臺7，承載臺7固定連接有沿Y向設置的Y向底架8和沿X向設置的X向底架9;
[0037]承載臺7和Y向底架8上設有Y向導軌10，Χ向底架9上設有X向導軌11;Υ向導軌10上設有Y向軌道車12，Χ向導軌11上設有X向軌道車13，Υ向軌道車12上設有突出缸體14和Y向加載液壓缸15，X向軌道車13上設有X向加載液壓缸16;
[0038]突出缸體14頂部向上設有Z向加載口17，Ζ向加載板6與Z向加載口 17處的突出缸體14內壁滑動密封連接；突出缸體14側壁連接有沿Y向設置的Y向筒體18，Y向加載液壓缸15的活塞桿伸入Y向筒體18并連接有Y向加載板19，Y向加載板19與Y向筒體18滑動密封連接；突出缸體14的側壁可拆卸連接有X向筒體20，Χ向筒體20固定連接在X向軌道車13上，X向加載液壓缸16的活塞桿伸入X向筒體20并連接有X向加載板21，Χ向加載板21與X向筒體20滑動密封連接;X向筒體20臨近X向加載液壓缸16的端部上表面開設有突出口 22;所述突出口 22與突出缸體14之間的X向筒體20連接有第四管路23，第四管路23上設有第三壓力表24、第四閥門25和流量計26;第四管路23末端敞口 ；
[0039]沿Y向導軌10，突出缸體14具有實驗位置和裝煤位置，突出缸體14在實驗位置時位于Z向加載板6的正下方，突出缸體14在裝煤位置時位于加載框架I外部;突出缸體14連接有抽真空系統和瓦斯加載系統。
[0040]其中，Z向加載液壓缸5用于施加Z向力并模擬垂直地應力，X向加載液壓缸16和Y向加載液壓缸15施加水平力并用于模擬水平構造應力。
[0041]所述突出缸體14與X向筒體20之間通過法蘭結構可拆卸連接在一起。所述Y向軌道車12和X向軌道車13均設有剎車裝置，能夠在實驗時啟動剎車裝置，將軌道車固定在導軌上。剎車裝置為常規技術，圖未示。
[0042]所述瓦斯加載系統包括高壓瓦斯罐30，高壓瓦斯罐30通過第一閥門31連接有第一管路32，沿瓦斯在第一管路32內的流向，第一管路32上依次設有減壓閥33、第一壓力表34和第二閥門35;
[0043]所述抽真空系統包括真空栗36，真空栗36連接有第二管路37，第二管路37上設有第三閥門38;
[0044]突出缸體14連接有第三管路39，第三管路39上設有第二壓力表40;第三管路39連接有三通閥41，所述三通閥41的三個接口分別連接第一管路32、第二管路37和第三管路39。
[0045]本實用新型可以配套的數據監測和采集系統，全程記錄突出過程的沖擊載荷能量、三個方向的應力及氣體孔隙壓力的大小等數據，來實時記錄導致突出的各種組合的臨界條件。
[0046]本實用新型還公開了使用上述仿真環境下煤礦瓦斯動力災害模擬實驗裝置的實驗方法，依次按以下步驟進行:
[0047]—、本步驟是進行氣密性檢查，包括如下子步驟:①使第一閥門31、第二閥門35、第三閥門38和第四閥門25處于關閉狀態；
[0048]②再使Y向軌道車12帶動突出缸體14至突出缸體14的實驗位置，然后啟動Y向加載液壓缸15、Χ向加載液壓缸16和Z向加載液壓缸5，從而使Y向加載板19伸入Y向筒體18并與Y向筒體18滑動密封連接、使X向加載板21伸入X向筒體20并與X向筒體20滑動密封連接并使Z向加載板6與Z向加載口 17處的突出缸體14內壁滑動密封連接；
[0049]③然后打開第二閥門35和第一閥門31，使突出缸體14內充入瓦斯氣體；
[0050]④最后關閉第二閥門35和第一閥門31，觀察第二壓力表40的讀數來確定突出缸體14及其所連接的管路的氣密性。如存在漏氣現象，則檢查漏氣點并進行堵漏處理，然后返回執行本步驟的第③子步驟;通過壓力表來觀察容器的氣密性并檢查漏氣點和進行堵漏處理，均為本領域技術人員的常規技能，具體不再詳述。
[0051]如果突出缸體14及其所連接的管路具有氣密性，則執行第二步驟；
[0052]二、本步驟是裝煤粉，將篩分好的顆粒煤粉通過三個入口裝入突出缸體14之內，包括如下三個子步驟:
[0053]①Z向加載口17裝煤粉，將X向筒體20從突出缸體14上拆卸開來，通過Y向軌道車12將突出缸體14沿Y向導軌10拉出，并控制兩個Z向加載液壓缸5的活塞桿向上運動，將Z向加載板6從Z向加載口 17抽出，將大部分實驗用煤粉通過Z向加載口 17裝入；
[0054]②Y向筒體18裝煤粉，控制Y向加載液壓缸15將Y向加載板19抽出Y向筒體18，然后向Y向筒體18裝入煤粉；
[0055]③突出口22裝煤粉，通過Y向軌道車12將突出缸體14沿Y向導軌10送入加載框架I至實驗位置;將X向筒體20與突出缸體14通過法蘭結構連接在一起，然后控制X向加載液壓缸16使X向加載板21伸入X向筒體20并位于突出口 22外側(以靠近突出缸體14的方向為內向，反向為外向)，通過突出口 22向X向筒體20裝煤粉;X向筒體20內裝填的煤粉用于模擬現場突出前方的煤體厚度；
[0056]本步驟中第①和第②子步驟不分先后順序，第③子步驟在第①和第②子步驟之后進行；
[0057]三、本步驟是將煤粉壓成型煤煤樣42，具體是控制X向加載液壓缸16，使其活塞桿推動X向加載板21對X向筒體20內的煤粉施加X向水平壓力;控制Y向加載液壓缸15，使其活塞桿推動Y向加載板19對Y向筒體18內的煤粉施加Y向水平壓力;控制兩個所述Z向加載液壓缸5，使其活塞桿推動Z向加載板6對Z向加載口 17處突出缸體14內的煤粉施加Z向壓力;X向加載液壓缸16、Y向加載液壓缸15和Z向加載液壓缸5共同對煤粉施加靜壓載荷將煤粉壓成型煤煤樣42;
[0058]四、本步驟是抽真空；將所有裝置都安裝連接到位后，確保所有閥門處于關閉狀態，打開第三閥門38，利用真空栗36對煤樣42進行抽真空處理。抽真空后，關閉真空栗36和第三閥門38。
[0059]五、本步驟是使煤樣42吸附瓦斯；
[0060]打開第一閥門31和第二閥門35，高壓瓦斯罐30向煤樣42中充入瓦斯氣體，同時通過減壓閥33控制向煤樣42中充入的瓦斯氣體的壓力;使煤樣42在預定的瓦斯壓力條件下充分吸附，并使煤樣42達到吸附解吸平衡的狀態;本步驟中向煤樣42中充入的瓦斯形成的壓力模擬瓦斯氣體孔隙壓力；
[0061 ]六、本步驟是對煤樣42施加靜壓載荷，依次進行如下操作:
[0062]保持第一閥門31和第二閥門35處于開啟狀態，打開第四閥門2519模擬現場瓦斯自然涌出過程，根據流量計2620的讀數調節第四閥門2519的開啟度，將瓦斯涌出速度調節至預定速度;然后保持X向加載液壓缸16和Y向加載液壓缸15不動，控制所述兩個Z向加載液壓缸5通過Z向加載板6對煤樣42施加Z向載荷到指定載荷后停止；
[0063]再控制Y向加載液壓缸15通過Y向加載板19對煤樣42施加Y向載荷到指定載荷后停止，同時控制X向加載液壓缸16通過X向加載板21對煤樣42施加X向載荷到指定載荷后停止；
[0064]此時，X向加載液壓缸16和Y向加載液壓缸15對煤樣42施加的水平壓力模擬水平構造應力，Z向加載液壓缸5對煤樣42施加的Z向力壓模擬垂直地應力；
[0065]七、控制X向加載液壓缸16，使其活塞桿帶動X向加載板21向外運動至突出口22外偵U，此時煤樣42與突出口 22連通從而打開突出口 22;如果連通后突出口 22處發生煤與瓦斯突出現象，則實驗成功，本次實驗中所模擬的垂直地應力、水平構造應力、瓦斯氣體孔隙壓力就是存在瓦斯涌出現象下引發突出的臨界值;如果未發生煤與瓦斯突出現象，則進行第八步驟；
[0066]八、沒有發生煤與瓦斯突出現象，表明在當前瓦斯涌出過程條件下，目前所施加的靜壓載荷及瓦斯壓力未達到突出臨界值;此時操作氣動錘3(即Z軸方向動壓加載裝置)使其落下并沖擊Z向加載板6，從而向實驗煤樣42施加沖擊載荷，觀察突出口 22處是否有煤與瓦斯突出現象發生；如果發生突出現象，則實驗成功，本次實驗中所模擬的垂直地應力、水平構造應力、瓦斯氣體孔隙壓力以及沖擊載荷(所具有的能量)就是存在瓦斯涌出現象下引發突出的臨界值;如果未發生煤與瓦斯突出現象，則進行第九步驟；
[0067]九、控制X向加載液壓缸16，使其活塞桿將X向加載板21重新推動至突出口22的內偵U，從而關閉突出口 22;重復第三至第八步驟，并在第六步驟中，控制X向加載液壓缸16、Y向加載液壓缸15和兩個Z向加載液壓缸5對煤樣42施加的壓力，從而改變所模擬的垂直地應力和水平構造應力;并在第五步驟中調節減壓閥33，從而調節所模擬的瓦斯氣體孔隙壓力;重復第三至第八步驟，直到第七或第八步驟中發生煤與瓦斯突出現象，相應得到存在瓦斯涌出現象下引發突出的臨界值。
[0068]所述第五步驟中，判斷煤樣42達到吸附解吸平衡的方法包含如下三個子步驟:①在煤樣42吸附瓦斯12小時后，關閉第二閥門35，再等待2小時之后，如果第二壓力表40和第三壓力表24的讀數相等，則表明煤樣42已經達到吸附解吸平衡;②若第二壓力表40和第三壓力表24的讀數不相等，表明煤樣42還沒達到吸附解吸平衡，則需要再次打開第二閥門35，繼續向煤樣42中充入瓦斯，12小時后(不一定是12小時，這個時間間隔也可以根據實驗經驗來確定)再次關閉第二閥門35，等待2小時后若第二壓力表40和第三壓力表24的讀數相等，則表明煤樣42已經達到吸附解吸平衡;③如果煤樣42已達到吸附解吸平衡，則進行第六步驟;若還未達到吸附解吸平衡，重復上述第②子步驟，直至煤樣42達到吸附解吸平衡狀態。
[0069]在所述第六步驟中，開啟Y向軌道車12和X向軌道車13的剎車裝置，進一步固定Y向軌道車12和X向軌道車13。
[0070]研發說明:
[0071]為了模擬煤層所處真實應力(垂直地應力及水平構造應力)環境，本實用新型能夠對實驗煤樣42以靜壓加載的方式來實現垂直方向及水平方向上應力的加載，并且可以控制垂直方向沖擊應力加載裝置(即氣動錘3)對煤體施加動力載荷，來模擬井下放炮、地震波以及頂板垮落等因素造成的沖擊地壓誘發突出的過程。瓦斯加載系統可以對受載煤樣42充入一定壓力的瓦斯氣體，并通過在X向筒體20設置一個用于放氣的第四管路23來模擬現場發生突出之前的瓦斯在煤體中的正常流動及涌出。水平方向的液壓缸(X向加載液壓缸16和Y向加載液壓缸15)固定在軌道車上，垂直方向上的液壓缸(Z向加載液壓缸5)固定在液壓缸安裝架4上。實驗時液壓缸安裝架4為Z向加載液壓缸5提供支撐反力，Z向加載液壓缸5通過Z向加載板6向下對煤樣42施加垂直靜壓載荷，在垂直方向的靜壓載荷作用下，承載突出缸體14的Y向軌道車12被緊壓定位在Y向導軌10上。開啟Y向軌道車12和X向軌道車13的剎車裝置，從而固定Y向軌道車12和X向軌道車13。通過Y向加載液壓缸15控制Y向加載板19，使Y向加載板19位于突出口 22的內側(此時突出口 22與煤樣42分隔，突出口 22被關閉)或外側(此時突出口 22與煤樣42相通，突出口 22打開)，能夠實現“裝一次煤樣做多次突出實驗”的重復實驗功能。
[0072]本實用新型中在Y向上可施加最大靜壓載荷5000kN，在X向上施加的最大靜壓載荷為1000kN，但X向的加載、卸載的速度要快，其位移速度70mm/s可通過電液伺服控制實現。
[0073]Z向靜壓載荷最大為20MN;Z向動壓載荷的加載通過氣動錘3來實現。通過調節液壓缸內液壓油放排速度來控制動力加載速率及能量輸出大小。
[0074]為了模擬煤層所處的瓦斯應力環境，本實用新型裝置設有瓦斯加載系統和抽真空系統，并在X向筒體20的突出口 22附近位置設有用于放氣的第四管路23，使實驗在瓦斯流動過程中進行，存在瓦斯流場，而不是密閉空間，這與真實煤層采掘過程發生突出情況更加符合，提高實驗的仿真程度，提高實驗成功率和準確程度。
[0075]在X向筒體20設有一個突出口22，具體的說就是通過控制X向加載液壓缸16活塞的前進和后退距離來間接控制突出口 22的關閉和開啟狀態。當實驗準備完畢，控制X向加載液壓缸16使X向加載板21慢慢抽出直至突出口 22打開。如果發生突出，實驗成功;如果沒有突出，推進X向加載液壓缸16的活塞直至突出口 22關閉，改變外載應力及瓦斯壓力條件，充分吸附后繼續實驗，從而實現裝一次煤樣進行多次突出實驗，極大提高了實驗效率。
[0076]抽掉各加載板后可以方便地裝卸煤樣，突出口22處也可以裝卸煤樣，因此本實用新型裝卸煤樣十分方便。
[0077]以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術方案，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.仿真環境下煤礦瓦斯動力災害模擬實驗裝置，其特征在于:以水平方向上相互垂直的兩個方向分別為X向和Y向，以豎直方向為Z向； 本實用新型包括加載框架，加載框架包括四根立柱，四根立柱的水平截面圍成正方形；四根立柱頂部之間固定連接有氣動錘安裝架，氣動錘安裝架上安裝有氣動錘;氣動錘安裝架下方的所述四根立柱之間固定連接有液壓缸安裝架，液壓缸安裝架上間隔設有兩個Z向加載液壓缸，兩個Z向加載液壓缸的活塞桿向下伸出液壓缸安裝架，兩個Z向加載液壓缸的活塞桿的底端之間固定連接有水平設置的Z向加載板； 兩個Z向加載液壓缸之間的液壓缸安裝架的中心位置設有上下貫通的豎向通孔，氣動錘的伸出桿向下滑動穿過所述豎向通孔并正對所述Z向加載板； 所述加載框架底部固定連接有承載臺，承載臺固定連接有沿Y向設置的Y向底架和沿X向設置的X向底架； 承載臺和Y向底架上設有Y向導軌，X向底架上設有X向導軌;Y向導軌上設有Y向軌道車，X向導軌上設有X向軌道車，Y向軌道車上設有突出缸體和Y向加載液壓缸，X向軌道車上設有X向加載液壓缸； 突出缸體頂部向上設有Z向加載口，Z向加載板與Z向加載口處的突出缸體內壁滑動密封連接；突出缸體側壁連接有沿Y向設置的Y向筒體，Y向加載液壓缸的活塞桿伸入Y向筒體并連接有Y向加載板，Y向加載板與Y向筒體滑動密封連接;突出缸體的側壁可拆卸連接有X向筒體，X向筒體固定連接在X向軌道車上，X向加載液壓缸的活塞桿伸入X向筒體并連接有X向加載板，X向加載板與X向筒體滑動密封連接;X向筒體臨近X向加載液壓缸的端部上表面開設有突出口；所述突出口與突出缸體之間的X向筒體連接有第四管路，第四管路上設有第三壓力表、第四閥門和流量計;第四管路末端敞口； 沿Y向導軌，突出缸體具有實驗位置和裝煤位置，突出缸體在實驗位置時位于Z向加載板的正下方，突出缸體在裝煤位置時位于加載框架外部；突出缸體連接有抽真空系統和瓦斯加載系統。2.根據權利要求1所述的仿真環境下煤礦瓦斯動力災害模擬實驗裝置，其特征在于:所述突出缸體與X向筒體之間通過法蘭結構可拆卸連接在一起。3.根據權利要求2所述的仿真環境下煤礦瓦斯動力災害模擬實驗裝置，其特征在于:所述Y向軌道車和X向軌道車均設有剎車裝置。4.根據權利要求1一 3中任一項所述的仿真環境下煤礦瓦斯動力災害模擬實驗裝置，其特征在于: 所述瓦斯加載系統包括高壓瓦斯罐，高壓瓦斯罐通過第一閥門連接有第一管路，沿瓦斯在第一管路內的流向，第一管路上依次設有減壓閥、第一壓力表和第二閥門； 所述抽真空系統包括真空栗，真空栗連接有第二管路，第二管路上設有第三閥門； 突出缸體連接有第三管路，第三管路上設有第二壓力表;第三管路連接有三通閥，所述三通閥的三個接口分別連接第一管路、第二管路和第三管路。
【文檔編號】G01N33/22GK205720213SQ201620645643
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】王登科, 彭明, 付啟超, 王洪磊, 劉淑敏
【申請人】河南理工大學