1.一种穿煤隧道掘进诱发煤与瓦斯突出的试验方法,其特征在于,该方法所使用的装置包括:试验箱(6),所述试验箱(6)内填充有试验样品,所述试验样品中设置有岩层(5)、煤层(7)和含水层(8);
模拟开挖组件,所述模拟开挖组件包括钻进件,所述钻进件用于向试验样品中钻进;
加载组件,所述加载组件设置在所述试验箱(6)内,所述加载组件用于对试验样品进行三维加压加载,以模拟施工现场的地质条件;
混料泵送件,所述混料泵送件用于泵送喷浆用的混合料;
水泵送件,所述水泵送件用于在开挖过程中泵送冷却水;
第一喷射件,所述第一喷射件设置在所述模拟开挖组件上,所述第一喷射件与所述混料泵送件、水泵送件连通,用于向采空区侧壁上喷洒水或混合料;
监测组件,所述监测组件设置在所述模拟开挖组件、试验箱(6)上;
还包括注水组件,所述注水组件包括第二输水泵机(28)和第二水储罐(29),所述第二水储罐(29)和所述第二输水泵机(28)的进水口之间通过第五输水管路(31a)连通,所述第五输水管路(31a)上连通有第七阀门(30),所述第二输水泵机(28)的出水口与所述试验箱(6)之间通过第六输水管路(31b)连通,所述含水层(8)与所述第六输水管路(31b)对应设置;
还包括瓦斯供给组件,所述瓦斯供给组件包括气瓶(24)、真空泵(25)和接口,所述接口与所述试验箱(6)连通且与所述煤层(7)对应设置,所述接口上连通有第六阀门(27b),所述真空泵(25)与所述接口之间通过第二充气管路(26b)连通,所述气瓶(24)通过第一充气管路(26a)与所述接口连通,所述气瓶(24)上连通有第五阀门(27a);
该方法包括如下步骤:
S1、收集现场岩块和煤块,制作试验样品放入到试验箱(6)中;
S2、启动加载组件对岩石样品和煤块样品进行三维加载;
S3、设置模拟开挖组件的参数,对试验样品进行钻进,并通过监测组件进行各项数据监测;
S4、钻进过程中如果发生煤与瓦斯突出,立即停止试验,观测煤与瓦斯突出是否进一步诱发突水灾害,并测定安全岩柱预留厚度和临界突出前兆信号,若未发生突出,则通过第一喷射组件对采空区进行喷浆处理,之后继续掘进;
S5、重复步骤S4,直至诱发煤与瓦斯的突出或突水,立即停止钻进,测定安全岩柱预留厚度和临界突出前兆信号;
S6、重复上述步骤,以0.1MPa梯度逐级降低煤块样品中的瓦斯压力,模拟实施瓦斯抽采措施后的钻进过程,启动钻进件,直至钻进煤块样品时不发生突出,得出突出临界瓦斯压力;
S7、对试验过程中的数据进行处理;
S8、拆除装置并进行维护保养。
2.根据权利要求1所述的一种穿煤隧道掘进诱发煤与瓦斯突出的试验方法,其特征在于:所述第一喷射件包括第一注浆喷头(22a)和第二注浆喷头(22b),所述混料泵送件和所述水泵送件分别与所述第一注浆喷头(22a)、第二注浆喷头(22b)连通。
3.根据权利要求2所述的一种穿煤隧道掘进诱发煤与瓦斯突出的试验方法,其特征在于:还包括第二喷射件,所述第二喷射件包括注水喷头(23),所述水泵送件与所述注水喷头(23)连通,所述注水喷头(23)用于对所述模拟开挖组件进行降温。
4.根据权利要求3所述的一种穿煤隧道掘进诱发煤与瓦斯突出的试验方法,其特征在于:所述混料泵送件包括混合料储罐(14)和封料泵机(16),所述混合料储罐(14)和所述封料泵机(16)的进料口之间通过第一输送混合料管路(20a)连通,所述第一输送混合料管路(20a)上连通有第一阀门(18a),所述封料泵机(16)的出料口与所述第一注浆喷头(22a)、第二注浆喷头(22b)之间通过第二输送混合料管路(20b)连通。
5.根据权利要求3所述的一种穿煤隧道掘进诱发煤与瓦斯突出的试验方法,其特征在于:所述水泵送件包括第一水储罐(15)和第一输水泵机(17),所述第一水储罐(15)和所述第一输水泵机(17)的进料口之间通过第一输水管路(21a)连通,所述第一输水管路(21a)上连通有第二阀门(18b),所述第一输水泵机(17)的出料口通过第二输水管路(21b)分别连通有第三输水管路(21c)和第四输水管路(21d)的一端,所述第三输水管路(21c)的另一端与所述第一注浆喷头(22a)、第二注浆喷头(22b)连通,所述第四输水管路(21d)的另一端与所述注水喷头(23)连通,所述第三输水管路(21c)上连通有第三阀门(19a),所述第四输水管路(21d)上连通有第四阀门(19b)。
6.根据权利要求1所述的一种穿煤隧道掘进诱发煤与瓦斯突出的试验方法,其特征在于:所述试验箱(6)的侧壁上固定连接有废料回收箱(9),所述废料回收箱(9)用于收集试验过程中产生的固、气、液废料。
7.根据权利要求1所述的一种穿煤隧道掘进诱发煤与瓦斯突出的试验方法,其特征在于:若钻进件钻进至煤块样品中时仍未发生煤与瓦斯突出,则停止钻进,改变试验参数进行下一次试验,直至诱发煤与瓦斯突出。