模拟探测煤巷突出参数与突出的关系及规律的方法与装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种模拟探测煤巷突出参数与突出的关系及规律的方法与装置，尤其是一种适用于实验室检测各种煤巷突出参数是否能够预测突出及确定突出临界值的方法与装置。
【背景技术】
[0002]众所周知，目前井下普遍采用的煤巷突出预测方法全是“点预测”方法，《防治煤与瓦斯突出规定》第74条规定:可以采用下列方法预测煤巷掘进工作面的突出危险性；
[0003]1.钻肩指标法；
[0004]2.复合指标法；
[0005]3.R值指标法；
[0006]4.其他经试验证实有效的方法(钻肩温度，煤体温度，放炮后瓦斯涌出量等)。
[0007]《防治煤与瓦斯突出规定》第75条，76条和77条分别规定了前3种常用的煤巷突出预测方法的应用步骤。这些方法的特点就是通过打钻测定煤巷工作面前方某点的指标与推荐的临界值对比，若大于临界值就预测为突出危险工作面，否则就预测为无突出危险的工作面。(参考文献:国家安全生产监督管理局，国家煤矿安全监察局制订，《防治煤与瓦斯突出规定》，煤炭工业出版社，2009年7月，P50?P54。)。这些方法来自于人们长期在现场生产过程中的经验总结，具有一定的参考价值。
[0008]上述方法的不足之处在于:各地煤矿在生产实践中经常出现采用这些方法预测不准的情况，有的甚至出现低指标突出的事例，造成严重的伤亡事故，也给现场下井的工人造成严重的心理恐慌。造成这一局面的原因固然是这些煤巷突出预测指标未能反映煤巷突出的主要因素，致使预测出现漏洞。但最关键的还是这些方法提出后没有经过实验室检测就以标准的形式让现场参照使用。如果任何煤巷突出预测指标提出后先经过实验室检测，把准确的预测指标及临界值提供给现场，把那些不敏感的和不准确的指标剔除，就能避免现场出现伤亡事故，同时也大大提高煤巷的掘进效率。
[0009]但是建立一个完整的煤巷突出参数测定及突出模拟装置太困难了，以往人们可以建立石门揭煤突出预测指标检测及突出模拟装置，是因为石门前方的煤层内地应力和瓦斯压力都可以看成是均等的。而煤巷前方的煤层中地应力及瓦斯压力分布是不均等的，靠近暴露面处存在着一个卸压带，越深入煤层，地应力及瓦斯压力越大，深部存在着一个集中应力带。并且突出往往就是集中应力带煤体突然揭开后发生的，而卸压带的长短是经常变化的。因此，要建立煤巷的突出参数测定及突出模拟装置必须在方法上要有所突破。
【发明内容】
[0010]技术问题:本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种结构简单、操作方便、测试结果准确、安全可靠的模拟探测煤巷突出参数与突出的关系及规律的方法与装置。
[0011]技术方案:本发明的模拟探测煤巷突出参数与突出的关系及规律的方法，包括如下步骤:
[0012]a.从煤矿现场采集煤样，粉碎后筛至2mm以下，加入水或柴油，充分搅拌混合均匀，以手握煤粉成团，手松煤团自行开裂为准，然后装入密封桶中备用；
[0013]b.将内装混泥土并连接有堵头密封盖的T形管状堵头装入长圆形缸体右侧的通孔中，在对称设置的长固定杆和铰接翻板中插装压在T形管状堵头上的中空压板，通过加压螺钉将中空压板紧紧固定在T形管状堵头上；
[0014]c.分次定量称取密封桶中的煤样，将一次定量称取的煤样放入长圆形的缸体中，刮平，再把压柱放入长圆形缸体中，将整个装置推入到压力机内，确保整个装置的受力中心与压力机的中心一致；
[0015]d.通过压力机向长圆形缸体上的压柱加压，将长圆形缸体中一次加入的煤样压实，稳压半小时，确保煤中空气完全逸出，继续向长圆形缸体内添加一次等量的煤样并压实，如此反复多次，直至将长圆形缸体内逐次压实的煤样达到设定的厚度；
[0016]e.将压力表与压力表接口相连，设定压力机的压力，保持对压柱继续施压，通过前后充气口对长圆形缸体I中压实的煤样进行抽真空，之后向煤样中充入瓦斯气体至瓦斯气体压力稳定，持续48小时，这时，施加在成型煤样上的压力机压力相当于地应力，而煤层中的瓦斯气体压力相当于煤层的瓦斯压力，长圆形缸体中的压实的煤样相当于一块煤巷工作面前方的含瓦斯煤体；
[0017]f.在压柱的两个圆孔内插入两根承压杆，并在承压杆外露段与长圆形缸体上端面之间放入垫块，保持两者接触但不受力的状态；
[0018]g.拧开堵头密封盖，在T形管状堵头入口的螺纹连接安装突出参数测定仪器，用麻花钻杆穿过突出参数测定仪器插入到T形管状堵头内，连接好煤电钻带动麻花钻头从T形管状堵头打钻直至透过混泥土进入含瓦斯的煤样中，钻进的同时，通过突出参数测定仪器采集打钻期间测定的煤层突出参数，直至钻进至长圆形缸体尽头，停止钻进，获得本次含瓦斯煤体的突出参数数据；
[0019]h.退钻后，停止压力机工作，推出长圆形缸体，通过承压杆将压柱起吊出来，清除长圆形缸体中的煤样，取下T形管状堵头和中空压板，换成T形柱状堵头和压板，并通过加压螺钉将压板紧紧固定在T形柱状堵头上；
[0020]1.重复步骤c、d、e、f，将密封桶中的同样的煤样加入长圆形缸体中压实成型，并抽真空和充气，构成一个与之前完全相同的含瓦斯煤体；
[0021]j.在压板的凸台上放置一千斤顶，利用千斤顶向上顶铰链翻板，铰链翻板沿铰接头向上翘起，压板的上部失去控制向下翻转落下，T形柱状堵头失去外力，长圆形缸体内含瓦斯煤体中的瓦斯气体就会推开失去外力的T形柱状堵头，煤样从长圆形缸体右侧的通孔中喷出，依据煤样喷出的量和动力大小，从而确定是:不突出、弱突出、突出、或强突出，获得一个煤巷是否突出的样本数据；
[0022]L按照不同的成型压力，不同的地应力和瓦斯压力进行多次试验，即可获得多个样本数据，利用判别分析法将多个样本数据进行处理，从而得出该突出参数与煤巷突出是否相关及突出的临界值。
[0023]所述分次定量称取密封桶中的煤样为10_16kg。
[0024]所述向长圆形缸体中的压实煤样抽真空的时间为12小时。
[0025]一种实现上述方法的模拟探测煤巷突出参数与突出的关系及规律的装置，包括放置含瓦斯煤体的长圆形缸体，长圆形缸体上设有置于含瓦斯煤体上的密封板，密封板上设有压柱，压柱与密封板固定在一起，压柱上对称开有设置承压杆的圆孔，所述的长圆形缸体前后侧面上分别设有充气口，左侧面上设有压力表连接口，右侧面上设有向含瓦斯煤体钻进或观察含瓦斯煤体中瓦斯突出的通孔，通孔处设有测定煤巷突出参数或用于突出模拟的封孔装置。
[0026]所述测定煤巷突出参数的封孔装置包括内装混泥土的T形管状堵头、设在T形管状堵头上的堵头密封盖，所述T形管状堵头的上下侧设有固定杆，上部短固定杆上铰接有一带孔方形板的铰接翻板，下部长固定杆的前端是与上部铰接翻板相对应的带孔方形板，上下两个带孔的方形板中插装有顶靠在T形管状堵头上的中空压板，上下两个带孔的方形板的侧面均设有固定中空压板的加压螺钉。
[0027]所述用于突出模拟的封孔装置包括T形柱状堵头，T形柱状堵头插入长圆形缸体右侧的通孔后，同样在上下两个带孔的方形板中插装有顶靠在T形柱状堵头上的压板，上下两个带孔的方形板的侧面均设有固定压板的加压螺钉。
[0028]所述长圆形缸体下部设有托板，托板上设有方便搬运的螺孔。
[0029]所述的密封板为双层密封板，双层密封板上设有O型密封圈。
[0030]有益效果，由于采用了上述方案，本发明可以在实验室内对煤巷的突出参数进行测定并模拟突出，尽管这种装置没有模拟测定煤巷工作面前方煤体内卸压带的突出参数，但它可以模拟测定煤巷工作面前方最具突出危险的那段煤体的突出参数。既可以保证用于测定突出参数的含瓦斯煤体与突出模拟的含瓦斯煤体相同，又避免了现场观察突出现象可能遇到的危险。本发明采用了长圆形缸体，并采用煤矿现场普遍采用的麻花