(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910298753.8
(22)申请日 2019.04.15
(71)申请人 辽宁大学
地址 110000 辽宁省沈阳市沈北新区道义
南大街58号
(72)发明人 徐连满 路凯旋 潘一山 郝喆
马柳 秦志娇
(74)专利代理机构 沈阳杰克知识产权代理有限
公司 21207
代理人 罗莹
(51)Int.Cl.
E21F 7/00(2006.01)
(54)发明名称
及方法
(57)摘要
一体化防治煤矿复合动力灾害的实验装置
采，通过注水降低煤体冲击倾向性和驱替瓦斯，
同时瓦斯抽采在降低煤体中瓦斯压力时还可增
加煤层注水效果，能解决深部开采中瓦斯压力
高、渗透性低煤层的难注水的问题。本装置具有
注水与抽采可同时进行可间断进行可往复可同
时进行的优点，极大提高深部高应力低渗透煤层
的注水的效果，降低冲击地压瓦斯突出复合动力
灾害危险性。权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 110017164 A 2019.07.16
C N 110017164
A
权 利 要 求 书1/2页CN 110017164 A
1.一体化防治煤矿复合动力灾害的实验方法，其特征在于，其步骤为：
1.1)制作煤样模型：取煤样，将煤磨成粉并与水以比例1:2的质量比混合，施压形成煤样模型(10)；在制好的煤样模型(10)外层涂混凝土外层(7)；
1.2)模拟环境：在煤样模型(10)打孔注入瓦斯及CO2，使瓦斯及CO2吸附在型煤的孔隙中，吸附时间为1-2天，结束后用煤及水泥浆将孔封好；在模型外部设置施压机构，对煤样模型(10)施压，模拟煤矿井下条件；
2)实验准备：
2.1)在煤样模型由上至下依次打多个注采孔，每个注水孔(8)间隔为2m；
2.2)将外部分布有封管器(18)、流量传感器(13)、瓦斯传感器(14)，内部设有瓦斯抽采管(15)、注水管(16)的套管带孔套管(9)插进注采孔；将瓦斯抽采管(15)接到瓦斯抽采泵(2)上，瓦斯抽采泵(2)连接到瓦斯集气瓶(1)上；注水管连接到水泵(4)上，水泵(4)另一端连接插进蓄水池(3)中；流量传感器(13)及瓦斯传感器(14)的电线连接到操控台(12)上；
3)实验：
3.1)将瓦斯抽采泵(2)打开开始全面抽采瓦斯，当瓦斯传感器(14)读数由低浓度指示灯变为中高浓度时，抽采结束并关闭瓦斯抽采泵(2)；然后将水泵(4)打开，根据流量传感器(13)读数，通过操控台控制注水管(16)出水孔处的阀门，进行分段式注水；
3.2)注水时，观察流量传感器(13)读数，当流量传感器(13)只增不减时说明煤层中存在一定的裂隙孔隙，
关闭此段出水孔处阀门，停止此段注水；然后换到下一段注水管注水；当瓦斯传感器(14)上升至高浓度指示灯时，停止注水，打开瓦斯抽采泵(2)，抽采一段时间后瓦斯传感器(14)读数回落至低浓度指示灯时关闭瓦斯抽采泵，并继续注水；
3.3)相邻注采孔的注抽顺序不同，一个注采孔注水先开始下一注采孔抽采先开始，形成内循环；
4)结论：实验结束后观察瓦斯收集瓶读数，确定瓦斯涌出量，发现注水后瓦斯涌出量比普通注水方式多了0.53倍，与普通注水方式所花时间进行对比缩短1.1倍。该注水装置注水效果增加十分明显。
根据权利要求1所述的一体化防治煤矿复合动力灾害的实验方法，其特征在于：所述的施压机构为设置在煤样模型(10)顶部及两侧的液压油缸(6)，顶部的液压油缸(6)对煤样模型(10)施加25MPa压力，两侧的液压油缸(6)对煤样模型(10)施加15MPa压力。
2.根据权利要求1所述的一体化防治煤矿复合动力灾害的实验方法，其特征在于：所述的煤样模型(10)体积为150m3，所述的混凝土外层(7)厚度为30cm。
3.一种权利要求1中的一体化防治煤矿复合动力灾害的实验方法所使用的实验装置，其特征在于：包括外部包裹有混凝土外层(7)的煤样模型(10)；注采孔(8)由侧面穿入煤样模型(10)中，外部设有封孔器(18)的套管(9)深入注采孔(8)中，所述的套管(9)上均匀分布有出水孔；所述的带孔套管(9)内部设有注水管(16)
和瓦斯采集管(15)；所述的注水管(16)上的喷嘴位置与套管(9)的出水孔位置对应；所述的出水孔位置处安装有流量传感器(13)；所述的瓦斯采集管(15)上设有通向煤样模型(10)的瓦斯采集入口，所述的瓦斯采集入口处设有瓦斯传感器(14)。
4.根据权利要求4所述的一体化防治煤矿复合动力灾害的实验装置，其特征在于：所述
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