煤岩冲击实验的瓦斯密封装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术为研究富含瓦斯煤岩的冲击力学特性，提供了一种富含瓦斯煤岩气固耦合状态冲击实验的试样瓦斯密封装置，包括支座、瓦斯气密封仓、密封仓盖、透射杆连接端头、入射杆连接端头、透射杆、入射杆、O型密封圈、YX型密封圈、入射杆连接端头与仓盖固定螺栓、透射杆连接端头与密封仓固定螺栓、进气孔、出气孔、电磁调节控制阀、进气调节气阀、瓦斯气罐、出气气阀、抽气泵、高频瓦斯气压传感器、超动态瓦斯压力采集仪、瓦斯压力监控仪、计算机、平衡调节螺栓，以及固定螺栓。本实用新型专利技术实现富含瓦斯煤岩冲击实验过程中试样在冲击应力波加载的过程中瓦斯含量恒定不变，为富含瓦斯煤岩力学特性研究提供一种独特的实验装置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术为研究富含瓦斯煤岩的冲击力学特性，提供了一种富含瓦斯煤岩气固耦合状态冲击实验的试样瓦斯密封装置，包括支座、瓦斯气密封仓、密封仓盖、透射杆连接端头、入射杆连接端头、透射杆、入射杆、O型密封圈、YX型密封圈、入射杆连接端头与仓盖固定螺栓、透射杆连接端头与密封仓固定螺栓、进气孔、出气孔、电磁调节控制阀、进气调节气阀、瓦斯气罐、出气气阀、抽气泵、高频瓦斯气压传感器、超动态瓦斯压力采集仪、瓦斯压力监控仪、计算机、平衡调节螺栓，以及固定螺栓。本技术实现富含瓦斯煤岩冲击实验过程中试样在冲击应力波加载的过程中瓦斯含量恒定不变，为富含瓦斯煤岩力学特性研究提供一种独特的实验装置。【专利说明】煤岩冲击实验的瓦斯密封装置
本技术属于煤岩力学特性测试
，更具体地，涉及一种富含瓦斯煤岩气固耦合状态冲击加载实验的试样瓦斯密封装置。
技术介绍
在地下煤炭资源的开采过程中，煤岩处于富含瓦斯状态，回采时大量使用机械化综采割煤机对煤岩进行破碎，同时采空区顶板周期跨落对工作面含瓦斯煤岩体带来动力加载，这就需要掌握含瓦斯煤岩的动态力学特性。这些动态力学特性通常是通过实验室开展各类冲击实验来获得，目前应用较广泛而且结果比较可靠的冲击实验系统是SHPB (splitHopkinson pressure bar,分离式霍普金森压杆)装置，以及由此改进的各种变形装置。传统的SHPB实验中，所测试试样往往是暴露在空气之中，煤岩中赋存的瓦斯暴露空气中将发生瓦斯解吸作用，导致煤岩试样内瓦斯气体脱离，试样内几乎不再含有瓦斯气体。然而，我国煤层大部分是含有丰富瓦斯(主要是甲烷CH4)的石炭二叠纪的煤层，随着煤炭资源回采深度的不断增加，煤岩体瓦斯含量也呈增加趋势，未开采煤体处于富含瓦斯状态，在地下深处的瓦斯压力可达IOMPa以上，煤岩体内瓦斯含量远远高于传统实验试样中瓦斯含量，其力学特性也与传统实验结果又较大差别。当开采煤层瓦斯含量较少时，无瓦斯吸附的煤岩力学实验结果应用与采矿工程设计和施工比较合理，而当进入深部高瓦斯赋存煤层开采时，在高瓦斯压力吸附环境下，含瓦斯煤岩体的力学特性与传统实验结果具有明显区别。相关研究表明:浅部开采时所确定的矿井类型，当进入深部开采后，矿井的类型也发生转变的现象。主要表现在以下四个方面:(I)硬岩矿井向软岩矿井的转化；(2)低瓦斯矿井向高瓦斯矿井的转变；(3)非突矿井向突出矿井的转变；(4)非冲击矿井向冲击矿井的转变。引起矿井转型的根本原因在于进入深部开采后由于地质力学环境的改变引发深部煤岩、瓦斯特性的转化。地下煤炭资源开采过程中，煤层中的煤岩都是处于富含瓦斯状态，煤岩瓦斯是影响煤矿是否发生煤与瓦斯动力灾害的重要因素之一，其含瓦斯煤岩冲击力学特性与传统不含瓦斯状态截然不同。因此，研制相应的煤岩与瓦斯密封装置进行富含瓦斯煤岩的冲击力学特性实验成了当前煤岩力学领域亟待开展的工作。专利号为CN201120313333.1的中国技术专利公开了一种含瓦斯煤气固耦合参数测试仪，由供气单元、抽真空单元、监测单元和控制单元构成；设置抽真空单元对整个气路系统及岩石力学实验系统和煤样进行抽气，使整个系统处于为真空状态；采用电磁控制阀实施自动监测控制；采用输出压力变送器和位移监测器实施实验参数的测量；采用监控中心、计算机和打印机实施对实验参数的监测、控制和数据输出。但是，该含瓦斯煤气固耦合参数测试仪仅能开展静态准静态加载的实验而无法针对动态加载的情形开展实验。
技术实现思路
在发展相对成熟的SHPB实验装置上开展富含瓦斯煤岩动力学实验，首先要解决的是实验过程煤岩试样的瓦斯吸附耦合及气密封问题。本技术以SHPB装置为基础，技术实验过程确保试样不离开瓦斯气体的密封装置，提供相应关键技术和产品，在SHPB上开展动态加载实验。本技术所要解决的技术问题是提供一种能实现煤岩试样不离开瓦斯气体，保证煤岩试样瓦斯含量，保证试样与入射杆、透射杆精确对齐的用于富含瓦斯煤岩冲击实验的试样瓦斯密封装置。为解决上述技术问题，根据一方面，本技术提供了一种富含瓦斯煤岩气固耦合状态冲击实验的试样瓦斯密封装置，包括支座、瓦斯气密封仓、密封仓盖、透射杆连接端头、入射杆连接端头、透射杆、入射杆、O型密封圈、YX型密封圈、入射杆连接端头与仓盖固定螺栓、透射杆连接端头与密封仓固定螺栓、进气孔、出气孔、电磁调节控制阀、进气调节气阀、瓦斯气罐、出气气阀、抽气泵、高频瓦斯气压传感器、超动态压力采集仪、瓦斯压力监控仪、计算机、平衡调节螺栓，以及固定螺栓，其特征在于:支座上设有瓦斯气密封仓和在瓦斯气密封仓的一端的可拆卸的密封仓盖，在瓦斯气密封仓和密封仓盖连接处设有密封圈和密封仓盖固定螺栓，在瓦斯气密封仓和密封仓盖轴向中心位置分别开有空孔，两个空孔处分别设有透射杆连接端头和入射杆连接端头，透射杆连接端头与透射杆相连，入射杆连接端头与入射杆相连，在瓦斯气密封仓、密封仓盖与透射杆连接端头、入射杆连接端头连接处设有O型密封圈和YX型密封圈、入射杆连接端头与仓盖固定螺栓及六个透射杆连接端头与密封仓固定螺栓，在密封仓盖上设有进气孔和出气孔，进气孔通过电磁调节控制阀通过进气调节气阀与瓦斯气罐连接，出气孔通过出气气阀与抽气泵连接，在瓦斯气密封仓上部中心位置设有高频瓦斯气压传感器通过超动态压力采集仪通过瓦斯压力监控仪与计算机相连，在支座下部四角设有调平装置和固定装置。进一步地，设置在瓦斯气密封仓和密封仓盖轴向中心位置的透射杆连接端头和入射杆连接端头呈亞字形，在突出部位设置有将其固定在瓦斯气密封仓和密封仓盖上的透射杆连接端头与密封仓固定螺栓和入射杆连接端头与仓盖固定螺栓，以及密封圈。进一步地，所述的调平装置为设在所述的支座下四角的四个平衡调节螺栓。进一步地，所述的固定装置为设在所述的支座两侧的四个固定螺栓。本技术具有如下有益效果:采用上述技术方案的用于富含瓦斯煤岩冲击实验的试样瓦斯密封装置，通过密封仓与仓盖、密封仓与透射杆连接端头、仓盖与入射杆连接端头，共三处的密封圈和固定螺栓，可使煤岩试样和瓦斯气体处于密封状态，避免了瓦斯气体的大量散失，保证试样的富含瓦斯状态；安装在支座下的四个平衡调节螺丝可上下调节，保障SHPB装置中入射杆、投射杆分别与入射杆连接端头、透射杆连接端头中心对齐，并在端面保持良好接触；安装在支座下的四个固定螺栓，可与SHPB装置底座紧密接触，可保证瓦斯密封装置与SHPB装置的位置固定；通过与SHPB装置相互结合，可实现富含瓦斯煤岩气固率禹合状态下冲击动态加载，模拟富含瓦斯煤岩冲击应力波加载方式，通过煤岩试样富含瓦斯特性可再现地下煤炭回采现场煤岩体受动力加载的破坏特性。对进一步研究探索深部煤炭回采过程中，采动扰动诱发煤与瓦斯动力灾害机理，进而为深部煤炭资源安全、高效回采提供理论依据。综上所述，本技术是一种能实现实验过程煤岩试样不离开瓦斯气体，保证煤岩试样处于气固稱合状态及瓦斯含量，保证试样与入射杆、透射杆精确对齐的用于富含瓦斯煤岩气固耦合状态冲击实验的试样瓦斯密封装置。【专利附图】【附图说明】图1 (a)是传统的SHPB结构示意图。图1 (b)是根据本技术的一个实施例的用于富含瓦斯煤岩气固耦合状态冲击实验的试样瓦斯密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种富含瓦斯煤岩气固耦合状态冲击实验的试样瓦斯密封装置，包括支座(22)、瓦斯气密封仓(20)、密封仓盖(14)、透射杆连接端头(17)、入射杆连接端头(12)、透射杆(5)、入射杆(2)、O型密封圈(27)、YX型密封圈(28)、入射杆连接端头与仓盖固定螺栓(11)、透射杆连接端头与密封仓固定螺栓(21)、进气孔(10)、出气孔(13)、电磁调节控制阀(31)、进气调节气阀(23)、瓦斯气罐(24)、出气气阀(25)、抽气泵(26)、高频瓦斯气压传感器(19)、超动态瓦斯压力采集仪(29)、瓦斯压力监控仪(30)、计算机(32)、平衡调节螺栓(15)，以及固定螺栓(18)，其特征在于：支座(22)上设有瓦斯气密封仓(20)和在瓦斯气密封仓(20)的一端的可拆卸的密封仓盖(14)，在瓦斯气密封仓(20)和密封仓盖(14)连接处设有密封圈(16)和密封仓盖固定螺栓(9)，在瓦斯气密封仓(20)和密封仓盖(14)轴向中心位置分别开有空孔，两个空孔处分别设有透射杆连接端头(17)和入射杆连接端头(12)，透射杆连接端头(17)与透射杆(5)相连，入射杆连接端头(12)与入射杆(2)相连，在瓦斯气密封仓(20)、密封仓盖(14)与透射杆连接端头(17)、入射杆连接端头(12)连接处设有O型密封圈(27)和YX型密封圈(28)、入射杆连接端头与仓盖固定螺栓(11)及六个透射杆连接端头与密封仓固定螺栓(21)，在密封仓盖(14)上设有进气孔(10)和出气孔(13)，进气孔(10)通过电磁调节控制阀(31)通过进气调节气阀(23)与瓦斯气罐(24)连接，出气孔(13)通过出气气阀(25)与抽气泵(26)连接，在瓦斯气密封仓(20)上部中心位置设有高频瓦斯气压传感器(19)通过超动态瓦斯压力采集仪(29)通过瓦斯压力监控仪(30)与计算机(32)相连，在支座(22)下部四角设有调平装置和固定装置。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢广祥，殷志强，王磊，胡祖祥，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：实用新型
国别省市：