CN104502565B - 二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台 - Google Patents
二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104502565B CN104502565B CN201410848128.3A CN201410848128A CN104502565B CN 104502565 B CN104502565 B CN 104502565B CN 201410848128 A CN201410848128 A CN 201410848128A CN 104502565 B CN104502565 B CN 104502565B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- coal
- simulation experiment
- physical simulation
- dimensional solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000344 soap Substances 0.000 claims description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000005325 percolation Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- CBVWMGCJNPPAAR-HJWRWDBZSA-N (nz)-n-(5-methylheptan-3-ylidene)hydroxylamine Chemical compound CCC(C)C\C(CC)=N/O CBVWMGCJNPPAAR-HJWRWDBZSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004379 similarity theory Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台,可测定在煤层开采过程中,煤层上覆岩层应力及卸压瓦斯渗流速度随采动的变化规律,还可测定瓦斯渗流过程对煤岩体温度的影响,同时可研究改变煤岩体中恒温硅碳加热棒的温度对其中卸压瓦斯渗流速度的影响,同时可以通过挖煤装置模拟不同的挖煤顺序,挖煤速率,挖煤角度,省时省力。
Description
技术领域
本发明涉一种模拟实验台,具体涉及一种二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台。
背景技术
物理模拟实验是研究矿山压力、瓦斯运移的一种有效手段,是基于相似理论、因次分析法,选用脆性相似材料制作模型的实验室研究方法,广泛应用于水利、采矿、地质等部门。目前,采矿行业大多数的物理模拟实验主要涉及采场、井巷等岩体力学研究范畴,均是研究具有脆性多结构特性的岩体受力后产生弹塑性变形、位移、破碎以及岩块的垮落、压实等现象的。对于固热气耦合作用的研究也主要集中在理论分析和数值模拟方面等。对于固热气耦合在实验室开展物理相似模拟实验的较少。本专利涉及的二维固热气耦合物理模拟实台主要是针对这一课题研发的。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台,可测定在煤层开采过程中,煤层上覆岩层应力及卸压瓦斯渗流速度随采动的变化规律,还可测定瓦斯渗流过程对煤岩体温度的影响,同时可研究改变煤岩体中恒温硅碳加热棒的温度对其中卸压瓦斯渗流速度的影响。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台,包括箱体和电阻丝,所述箱体的外壁上焊接有瓷片,所述瓷上设有若干通孔,所述电阻丝穿过所述通孔均匀缠绕在箱体上,所述电阻丝采用Y型连接方式;所述箱体内设有开采煤层和岩层,所述开采煤层下方设有应力传感器,所述应力传感器通过电源线连接有108路应力采集仪和计算机;所述箱体的前壁胶接有两支架,上侧的支架上设有若干滑槽,所述滑槽内滑动连接有活动门,所述箱体上设有采煤口,所述采煤口的位置分别与所述活动门和所述开采煤层相对应,所述两支架一端连接有一空腔立方体,所述空腔立方体一端连接有液压装置,所述液压装置上连接有若干伸缩棒,所述伸缩棒一端通过万向节连接有铲子,所述万向节上连接有一转轴,所述转轴一端连接有电机,所述电机通过支架焊接在所述伸缩棒上,所述空腔立方体下端设有一开口,所述开口下方螺纹连接有集煤罐;所述箱体外设有三通、测气孔、皂泡流量计,所述三通一端连接有气囊、空气压缩机和压力表,所述空气压缩机通过储气罐与所述测气孔连接;还包括充气系统、应力采集系统、渗透速度测试系统,所述充气系统包括所述空气压缩机、所述储气罐、阀门和所述压力表,所述空气压缩机和所述储气罐通过导气管相连,所述阀门设置在所述空气压缩机的出口;所述应力采集系统包括依次相连的所述应力传感器、所述108路应力采集仪和所述计算机;所述渗透速度测试系统包括所述空气压缩机、所述阀门、所述压力表、所述储气罐、所述导气管和所述皂泡流量计。
其中,所述压力表安装在所述储气罐上。
其中,所述活动门与所述滑槽的连接处设有密封条。
其中,所述箱体内设有温度传感器,所述温度传感器通过电源线连接有温度显示屏,所述温度显示屏为触摸屏。
其中,所述电阻丝与所述温度显示屏相连,所述温度显示屏上设有若干控制开关。
其中,所述液压装置上设有控制所述伸缩棒的开关。
其中,所述液压装置还设有控制所述电机的控制开关。
其中,还包括一供电装置,所述供电装置包括蓄电池、电池盒和若干供电口,所述电池盒上设有太阳能接收板,所述太阳能接收板外包裹有防爆玻璃外壳,所述太阳能接收板通过电源线与所述蓄电池相连,所述蓄电池通过电源线与所述若干供电口相连,所述若干供电口位于所述电池盒的外壁上。
本发明具有以下有益效果:
可测定在煤层开采过程中,煤层上覆岩层应力及卸压瓦斯渗流速度随采动的变化规律,还可测定瓦斯渗流过程对煤岩体温度的影响,同时可研究改变煤岩体中恒温硅碳加热棒的温度对其中卸压瓦斯渗流速度的影响,同时可以通过挖煤装置模拟不同的挖煤顺序,挖煤速率,挖煤角度,省时省力。
附图说明
图1为本发明实施例二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台的结构示意图。
图2为图1中箱体正面的结构示意图。
图3为本发明实施例二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台的局部结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1-3所示,本发明实施例提供了一种二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台,包括箱体1和电阻丝9,所述箱体1的外壁上焊接有瓷片7,所述瓷片7上设有若干通孔8,所述电阻丝9穿过所述通孔8均匀缠绕在箱体1上,所述电阻丝9采用Y型连接方式;所述箱体1内设有开采煤层10和岩层12,所述开采煤层10下方设有应力传感器23,所述应力传感器23通过电源线连接有108路应力采集仪13和计算机14;所述箱体1的前壁胶接有两支架16,上侧的支架16上设有若干滑槽,所述滑槽内滑动连接有活动门15,所述箱体1上设有采煤口,所述采煤口的位置分别与所述活动门和所述开采煤层10相对应,所述两支架16一端连接有一空腔立方体,所述空腔立方体一端连接有液压装置19,所述液压装置19上连接有若干伸缩棒20,所述伸缩棒20一端通过万向节21连接有铲子22,所述万向节21上连接有一转轴,所述转轴一端连接有电机,所述电机通过支架焊接在所述伸缩棒20上,所述空腔立方体下端设有一开口17,所述开口17下方螺纹连接有集煤罐18;所述箱体1外设有三通、测气孔11、皂泡流量计24,所述三通一端连接有气囊、空气压缩机2和压力表4,所述空气压缩机2通过储气罐5与所述测气孔11连接;还包括充气系统、应力采集系统、渗透速度测试系统,所述充气系统包括所述空气压缩机2、所述储气罐5、阀门3和所述压力表4,所述空气压缩机2和所述储气罐5通过导气管6相连,所述阀门3设置在所述空气压缩机2的出口;所述应力采集系统包括依次相连的所述应力传感器23、所述108路应力采集仪13和所述计算机14;所述渗透速度测试系统包括所述空气压缩机2、所述阀门3、所述压力表4、所述储气罐5、所述导气管6和所述皂泡流量计24。
所述压力表4安装在所述储气罐5上。
所述活动门15与所述滑槽的连接处设有密封条。
所述箱体1内设有温度传感器,所述温度传感器通过电源线连接有温度显示屏25,所述温度显示屏25为触摸屏。
所述电阻丝与所述温度显示屏25相连,所述温度显示屏25上设有若干控制开关。
所述液压装置19上设有控制所述伸缩棒20的开关。
所述液压装置19还设有控制所述电机的控制开关。
还包括一供电装置,所述供电装置包括蓄电池、电池盒和若干供电口,所述电池盒上设有太阳能接收板,所述太阳能接收板外包裹有防爆玻璃外壳,所述太阳能接收板通过电源线与所述蓄电池相连,所述蓄电池通过电源线与所述若干供电口相连,所述若干供电口位于所述电池盒的外壁上。
其中,所述液压装置上设有PLC控制器,所述PLC控制器通过电源线与所述液压装置和电机相连。
本具体实施,实验开始前,将实验所需的相似模型按实验设计要求装入实验箱体1中,包括开采煤层10及岩层12,待模型晾干后,将空气压缩机2、储气罐5、测气孔11、皂泡流量计24用导气管6连接,并用导线将电阻丝与供电装置及温度显示屏25相连接,测试煤岩层中温度变化及温度变化对其中瓦斯渗流速度的影响,通过瓷片7将电阻丝9绕在箱体1的外壁上,这样可以避免各电阻丝9相接触,从而发生短路的现象;瓷片7不会影响电阻丝9发热热传导,使用方便可靠,同时受热均匀,提高了测试的精确度,然后,通过电源线将应力传感器23、108路应力采集仪13和计算机14连接起来,用以测试实验过程中岩层的应力变化,即可开始实验。实验过程中,通过箱体1上的活动门开采煤层10,通过液压装置19控制伸缩棒20伸缩,通过电机控制万向节转动,从而带动铲子22挖煤,同时通过开口17下方螺纹连接有集煤罐18收集采集下来的煤,由于,活动门15与伸缩棒20的数量均为多个,所以可以根据需要选择先从那个方向开始挖煤,也可以根据需要选择铲子22挖煤的角度,从而测试不同的挖煤顺序,挖煤速率,挖煤角度对煤层上覆岩层应力的影响,省时省力,随工作面推进过程,对岩层应力变化、卸压瓦斯渗流速度及煤岩体温度变化进行测试。然后,将所得结果进行分析总结,从而研究采动过程中的热固气耦合规律。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台,其特征在于,包括箱体(1)和电阻丝(9),所述箱体(1)的外壁上焊接有瓷片(7),所述瓷片(7)上设有若干通孔(8),所述电阻丝(9)穿过所述通孔(8)均匀缠绕在箱体(1)上,所述电阻丝(9)采用Y型连接方式;所述箱体(1)内设有开采煤层(10)和岩层(12),所述开采煤层(10)下方设有应力传感器(23),所述应力传感器(23)通过电源线连接有108路应力采集仪(13)和计算机(14);所述箱体(1)的前壁胶接有两支架(16),上侧的支架(16)上设有若干滑槽,所述滑槽内滑动连接有活动门(15),所述箱体(1)上设有采煤口,所述采煤口的位置分别与所述活动门和所述开采煤层(10)相对应,所述两支架(16)一端连接有一空腔立方体,所述空腔立方体一端连接有液压装置(19),所述液压装置(19)上连接有若干伸缩棒(20),所述伸缩棒(20)一端通过万向节(21)连接有铲子(22),所述万向节(21)上连接有一转轴,所述转轴一端连接有电机,所述电机通过支架焊接在所述伸缩棒(20)上,所述空腔立方体下端设有一开口(17),所述开口(17)下方螺纹连接有集煤罐(18);所述箱体(1)外设有三通、测气孔(11)、皂泡流量计(24),所述三通一端连接有气囊、空气压缩机(2)和压力表(4),所述空气压缩机(2)通过储气罐(5)与所述测气孔(11)连接;还包括充气系统、应力采集系统、渗透速度测试系统,所述充气系统包括所述空气压缩机(2)、所述储气罐(5)、阀门(3)和所述压力表(4),所述空气压缩机(2)和所述储气罐(5)通过导气管(6)相连,所述阀门(3)设置在所述空气压缩机(2)的出口;所述应力采集系统包括依次相连的所述应力传感器(23)、所述108路应力采集仪(13)和所述计算机(14);所述渗透速度测试系统包括所述空气压缩机(2)、所述阀门(3)、所述压力表(4)、所述储气罐(5)、所述导气管(6)和所述皂泡流量计(24)。
2.根据权利要求1所述的二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台,其特征在于,所述压力表(4)安装在所述储气罐(5)上。
3.根据权利要求1所述的二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台,其特征在于,所述活动门(15)与所述滑槽的连接处设有密封条。
4.根据权利要求1所述的二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台,其特征在于,所述箱体(1)内设有温度传感器,所述温度传感器通过电源线连接有温度显示屏(25),温度显示屏(25)为触摸屏,温度显示屏(25)与电阻丝相连,温度显示屏(25)上设有若干控制开关。
5.根据权利要求1所述的二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台,其特征在于,所述液压装置(19)上设有控制所述伸缩棒(20)的开关。
6.根据权利要求1所述的二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台,其特征在于,所述液压装置(19)还设有控制所述电机的控制开关。
7.根据权利要求1所述的二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台,其特征在于,还包括一供电装置,所述供电装置包括蓄电池、电池盒和若干供电口,所述电池盒上设有太阳能接收板,所述太阳能接收板外包裹有防爆玻璃外壳,所述太阳能接收板通过电源线与所述蓄电池相连,所述蓄电池通过电源线与所述若干供电口相连,所述若干供电口位于所述电池盒的外壁上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410848128.3A CN104502565B (zh) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | 二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410848128.3A CN104502565B (zh) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | 二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104502565A CN104502565A (zh) | 2015-04-08 |
CN104502565B true CN104502565B (zh) | 2016-04-06 |
Family
ID=52943979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410848128.3A Expired - Fee Related CN104502565B (zh) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | 二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104502565B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105092816B (zh) * | 2015-07-28 | 2017-01-18 | 重庆大学 | 一种三维多煤层开采相似材料模型实验系统 |
CN105116116B (zh) * | 2015-10-12 | 2016-07-06 | 中国矿业大学(北京) | 采煤模拟实验装置 |
CN112213464A (zh) * | 2020-09-17 | 2021-01-12 | 中煤科工集团北京土地整治与生态修复科技研究院有限公司 | 相似材料模拟实验装置及其实验方法 |
CN112730741A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-30 | 南通华兴石油仪器有限公司 | 一种作用于储层内岩石流体模拟实验系统 |
CN114295788A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-08 | 重庆大学 | 一种模拟隧道围岩有害气体超前封堵试验的装置及方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3100722B2 (ja) * | 1991-12-30 | 2000-10-23 | 新日本製鐵株式会社 | 軟化溶融状態にある石炭層のガス透過係数測定方法および測定治具 |
CN201694569U (zh) * | 2010-05-14 | 2011-01-05 | 山东科技大学 | 一种伸缩式井下煤仓壁面粘煤铲除装置 |
CN202025479U (zh) * | 2011-03-18 | 2011-11-02 | 西安科技大学 | 固气耦合物理模拟实验台 |
CN102253179B (zh) * | 2011-04-22 | 2014-04-09 | 西安科技大学 | 煤矿采场固-液-气三相介质耦合作用模拟实验装置 |
CN202548121U (zh) * | 2012-04-05 | 2012-11-21 | 西安科技大学 | 上保护层开采固气耦合物理相似模拟实验台 |
CN102879549B (zh) * | 2012-09-29 | 2015-07-08 | 重庆大学 | 三向加载大型三维相似模拟试验系统 |
CN203299196U (zh) * | 2013-05-31 | 2013-11-20 | 西安科技大学 | 二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台 |
CN103675237B (zh) * | 2013-12-26 | 2015-11-18 | 山东科技大学 | 煤层采动诱发顶板涌水溃砂灾害模拟试验系统及监测方法 |
CN203941159U (zh) * | 2014-07-08 | 2014-11-12 | 中国矿业大学(北京) | 一种物理相似模拟教学演示试验台 |
-
2014
- 2014-12-31 CN CN201410848128.3A patent/CN104502565B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104502565A (zh) | 2015-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104502565B (zh) | 二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台 | |
CN204791743U (zh) | 一种近距煤层保水采煤三维相似模拟试验系统 | |
CN104462654A (zh) | 浅埋藏煤层开采地表贯通裂隙分布和漏风特征判定方法 | |
CN104792966B (zh) | 一种模拟地铁盾构隧道施工引发地层空洞的试验装置及方法 | |
CN202548121U (zh) | 上保护层开采固气耦合物理相似模拟实验台 | |
CN203299196U (zh) | 二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台 | |
CN207554038U (zh) | 一种用于观测煤储层压裂过程中支撑剂运移装置 | |
CN103956105A (zh) | 小型三维采空区气体运移规律物理相似模拟实验台 | |
Yang et al. | Simulation test on mixed water and sand inrush disaster induced by mining under the thin bedrock | |
CN105021662B (zh) | 采动工作面水情实时动态监测试验装置及试验方法 | |
CN105527404A (zh) | 模拟盾构隧道纵断面内地层损失扩展的试验系统及方法 | |
CN205317774U (zh) | 模拟盾构隧道纵断面内地层损失扩展的试验系统 | |
CN103063335A (zh) | 基于载荷监测数据的深部地应力三维地质勘察测试方法 | |
CN208476921U (zh) | 一种冻土区隧道衬砌背后局部积水冻融循环作用模拟、监测装置 | |
CN202673266U (zh) | 模拟真实地层条件下微波加热油页岩的实验装置 | |
CN105954499A (zh) | 湿陷黄土场地进行劈裂注浆加固后湿陷场地评测方法及装置 | |
CN206907330U (zh) | 一种采空区充填模拟实验装置 | |
CN108181446A (zh) | 一种冻土区隧道衬砌背后局部积水冻融循环作用模拟、监测装置 | |
CN106898231A (zh) | 一种采空区充填模拟实验装置及操作方法 | |
CN103176220A (zh) | 一种隧道水压力模型试验方法 | |
CN104537195A (zh) | 一种基于能量原理的深部岩体爆破开挖诱发振动预报方法 | |
CN207215815U (zh) | 一种松散层移动角的相似模拟实验架 | |
CN202025479U (zh) | 固气耦合物理模拟实验台 | |
CN201943703U (zh) | 一种模拟煤层开采装置 | |
CN105352996A (zh) | 一种测试地下煤田火区覆岩温度变化的模型试验方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20161207 Address after: Wujiang District of Suzhou City, Jiangsu province 215228 Shengze Dongsheng Town Street No. 1-153 Patentee after: Suzhou Fengru Software Co., Ltd. Address before: Ruian City, Wenzhou City, Zhejiang province 325213 Lin Xi Xiang Mei an Cun Patentee before: Ma Xinzu |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160406 Termination date: 20201231 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |