一种煤与瓦斯突出动力效应模拟实验中的补气设计方法技术

本发明专利技术公开了一种煤与瓦斯突出动力效应模拟实验中的补气设计方法，首先是设定体积补气罐的确定，具体为：利用突出腔体体积获得突出煤体的当量半径r，根据r获得除突出腔体外的卸压区煤体的当量半径及体积，在此基础上结合煤层孔隙率获得卸压区参与突出做功的游离瓦斯体积即为补气罐设定体积；其次是设定补气管径的确定：确定单位时间内向突出腔体补充瓦斯量及气流速度、根据气流速度及补充瓦斯量确定补气管路内径。本发明专利技术在充分考虑突出孔洞周围卸压煤体解吸瓦斯对突出的作用前提下，给出了补气罐及补气管径的尺寸设计依据，使得对突出动力效应的实验研究更加完善。动力效应的实验研究更加完善。动力效应的实验研究更加完善。

【技术实现步骤摘要】
一种煤与瓦斯突出动力效应模拟实验中的补气设计方法


[0001]本专利技术属于实验
，特别涉及一种煤与瓦斯突出动力效应模拟实验中的补气设计方法。

技术介绍

[0002]煤与瓦斯突出是煤矿典型动力灾害之一，具有极强破坏性，严重制约煤矿安全生产。目前针对煤与瓦斯突出的研究通常以突出孔洞为设定对象开展研究，主要考虑突出范围内煤体做功及瓦斯作用，而在突出动力效应研究中更是较少考虑突出孔洞周围卸压煤体解吸瓦斯对突出的作用。然而，在突出涉及破碎煤体的抛出过程中，卸压区解吸瓦斯均有不同程度的参与，卸压区解吸瓦斯的参与作用不可忽视。基于此，亟需提出一种煤与瓦斯突出动力效应模拟实验中的补气设计方法，从实验角度对卸压区解吸瓦斯进行研究，以期进一步提高对煤与瓦斯突出动力效应的认识。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种煤与瓦斯突出动力效应模拟实验中的补气设计方法，充分考虑突出孔洞周围卸压煤体解吸瓦斯对突出的作用，对于深入研究煤与瓦斯突出动力效应具有积极意义。
[0004]一种煤与瓦斯突出动力效应模拟实验中的补气设计方法，包括以下步骤：第一步，设定体积V的补气罐的确定，具体为：第1.1步，利用突出腔体体积V0获得突出煤体的当量半径r；其中，突出腔体包括突出腔体主体和突出口，，D—突出腔体主体直径，mm；L—突出腔体主体长度，mm；d—突出口直径，mm；l—突出口长度，mm；；第1.2步，根据r获得除突出腔体外的卸压区煤体的当量半径R；其中，；第1.3步，根据R获得除突出腔体外的卸压区煤体的体积V1；其中，；第1.4步，在第三步的基础上结合瓦斯压力时的煤层孔隙率获得卸压区参与突出做功的游离瓦斯体积V即为补气罐设定体积；其中，；第二步，设定补气管径d1的确定，具体为：第2.1步，确定单位时间内向突出腔体补充瓦斯量Q2及气流速度v；其中，，Q1‑
实测标准煤样在瓦斯压力条件下达峰值强度破坏时瓦斯渗速度；mL/s；d0‑
标准煤样直径，mm；气流速度；
‑
瓦斯压力时的密
度，；取；第2.2步，根据气流速度v及补气罐在单位时间内向突出腔体补充瓦斯量Q2确定补气管路内径d1；其中，；第三步，根据第一步及第二步制作补气罐及补气管。
[0005]本专利技术具有如下有益效果：1）本专利技术在充分考虑突出孔洞周围卸压煤体解吸瓦斯对突出的作用前提下，给出了补气罐及补气管径的尺寸设计依据，使得对突出动力效应的实验研究更加完善。
[0006]2）本专利技术通过设置在突出腔体主体的后端的充气法兰进行充气，使得充气均匀、高效，的同时能够使补气罐内的气体向突出腔体均匀补气。
[0007]3）依托本专利技术设计方法制作相应实验装置并开展相关研究，可进一步提高对煤与瓦斯突出动力效应的认识。
附图说明
[0008]图1 是本专利技术充气法兰整体结构图；图2是本专利技术一种用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的补气装置整体结构图；其中，1. 补气罐，2. 补气管路，3. 充气法兰，4. 单向阀，5. 突出腔体主体，6. 突出口。
具体实施方式
[0009]为充分体现本专利技术的特征与优点，下面将结合具体实施例予以详细叙述。
[0010]一种煤与瓦斯突出动力效应模拟实验中的补气设计方法，包括以下步骤：第一步，设定体积V的补气罐的确定，具体为：第1.1步，利用突出腔体体积V0获得突出煤体的当量半径r；其中，突出腔体包括突出腔体主体和突出口，，D—突出腔体主体直径，mm；L—突出腔体主体长度，mm；d—突出口直径，mm；l—突出口长度，mm；；第1.2步，根据r获得除突出腔体外的卸压区煤体的当量半径R；其中，；第1.3步，根据R获得除突出腔体外的卸压区煤体的体积V1；其中，；第1.4步，在第三步的基础上结合瓦斯压力时的煤层孔隙率获得卸压区参与突出做功的游离瓦斯体积V即为补气罐设定体积；其中，；第二步，设定补气管径d1的确定，具体为：第2.1步，确定单位时间内向突出腔体补充瓦斯量Q2及气流速度v；其中，，Q1‑
实测标准煤样在瓦斯压力条件下达峰值强度破坏时
瓦斯渗速度；mL/s；d0‑
标准煤样直径，mm；气流速度；
‑
瓦斯压力时的密度，；取；第2.2步，根据气流速度v及补气罐在单位时间内向突出腔体补充瓦斯量Q2确定补气管路内径d1；其中，；第三步，根据第一步及第二步制作补气罐及补气管。
[0011]其中，上述方法利用的装置包括设定体积V的补气罐1及连接补气罐1与突出腔体的设定管径的补气管路2；所述补气罐1为耐高压高强度金属罐体，所述突出腔体分为突出腔体主体5和突出口6，所述突出腔体主体5及突出口6均为空心圆柱形，所述突出腔体的后端密封并设有充气法兰3，所述补气管路2安设有单向阀4，当突出腔体内的压力低于补气罐1压力时，补气罐气体通过补气管路2经充气法兰3进入突出腔体实现补气。
[0012]上述虽然对本专利技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本专利技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本专利技术的保护范围以内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤与瓦斯突出动力效应模拟实验中的补气设计方法，其特征在于：包括补气罐设定体积V的求取方法以及补气管路设定管径d1的求取方法；其中，补气罐设定体积V的求取方法包括以下步骤：S1.1～利用突出腔体体积获得突出煤体的当量半径；其中，，D—突出腔体主体直径，mm；L—突出腔体主体长度，mm；d—突出口直径，mm；l—突出口长度，mm；；S1.2～根据r获得除突出腔体外的卸压区煤体的当量半径R；其中，；S1.3～根据r和R获得除突出腔体外的卸压区煤体的体积V1；其中，；S1.4～结合煤层瓦斯压力及孔隙率获得卸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张欢，杜双利，杨雪林，李雨成，王涛，赵涛，张静，黄玉玺，李龙龙，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：