CN110618072A - 煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤体裂隙监测‑瓦斯渗透实验装置,包括瓦斯系统、围压加载系统、轴压加载系统和实验箱,试验箱包括底座、上盖板、箱体和弹性套,底座的上端设有下连接法兰和底座内设有下瓦斯通道;上盖板的下端设有上连接法兰和轴压加载通道;箱体位于底座和上盖板之间且与底座和上盖板可拆装地连接;箱体内设有实验腔室,箱体的上端和下端均设有连接法兰,连接法兰向箱体的内侧和外侧延伸;弹性套呈管状且弹性套的上下两端分别设有固定法兰部,弹性套和箱体之间形成围压加载腔,弹性套内侧形成试件容纳腔;还包括下气体渗透板和上气体渗透板。不仅有效避免液压油对试件进行侵蚀,同时密封效果好,实验数据精确、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及瓦斯渗透实验装置,尤其涉及煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置。
背景技术
岩层或煤层渗透率的测试不仅对揭示地下赋存瓦斯的运移规律有重要意义,而且为评估煤层瓦斯可抽采性以及预防瓦斯灾害提供重要的评价标准。
自然界岩层或煤层渗透率的测试通常有实验法和现场勘查法,两者都通过测量一些相关数据再根据达西定律得到渗透率。传统上,一般制备圆柱形煤样,然后在煤样侧面贴密封膜,高压油对煤样加围压,由于只对煤样的侧面密封而圆柱试样两端需要进行气体渗流,所以高压油容易侵入媒体而导致实验失败,此外由于侧面应变片受高压油的挤压,所以煤体应变测试容易不准确。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实验可操作性稳定,测试准确的煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置,包括瓦斯系统、围压加载系统、轴压加载系统和实验箱,所述试验箱包括:
底座,所述底座的上端设有下连接法兰,所述下连接法兰的上侧面上设有环状的下密封凸台;所述底座内设有下瓦斯通道;
上盖板,所述上盖板的下端设有上连接法兰,所述上连接法兰的下侧面上设有环状的上密封凸台;所述上盖板设有轴压加载通道;
箱体,所述箱体位于所述底座和所述上盖板之间且与所述底座和所述上盖板可拆装地连接;所述箱体内设有实验腔室,所述实验腔室的上端和下端开口;所述箱体的上端和下端均设有连接法兰,所述连接法兰向所述箱体的内侧和外侧延伸;两个所述连接法兰上分别设有与所述下密封凸台和所述上密封凸台相适应的密封槽;
和弹性套,所述弹性套呈管状且所述弹性套的上下两端分别设有固定法兰部,两个所述固定法兰部分别位于所述上连接法兰与所述连接法兰之间以及所述下连接法兰和所述连接法兰之间,所述弹性套和所述箱体之间形成围压加载腔,所述弹性套内侧形成试件容纳腔,所述下瓦斯通道和所述轴压加载通道均与所述试件容纳腔连通;
所述围压加载系统为所述围压加载腔加载,所述轴压加载系统在试件的上端加载;
还包括位于所述底座和试件的下端面之间的下气体渗透板和位于所述轴压加载系统和试件上端面之间的上气体渗透板。
作为优选的技术方案,所述上气体渗透板和所述下气体渗透板均包括
多个压板,多个所述压板依次套装且所述压板包括环状的隔板,所述隔板上设有瓦斯穿过孔;所述隔板临近试件的一端设有沿其径向延伸的接触板;两个相邻的所述隔板之间形成匀气腔,相邻两所述隔板上的瓦斯穿过孔相互错开;
密封板,所述密封板位于所述压板远离试件的一端;所述密封板朝向所述压板的侧面设有内密封环和外密封环,所述外密封环位于所述内密封环的外侧,所述内密封环和所述外密封环之间形成与最外侧的所述隔板相适应的密封槽;
和瓦斯引导管,所述瓦斯引导管固定在所述密封板上,所述瓦斯引导管的下端伸入所述匀气腔内;所述瓦斯引导管内设有瓦斯流通通道,所述瓦斯流通通道临近所述接触板的一端封闭;所述瓦斯流通通道的侧壁上设有多个瓦斯流通通孔;
位于所述上气体渗透板上的所述瓦斯引导管与所述瓦斯系统连通;位于所述下气体渗透板上的瓦斯引导管与所述下瓦斯通道连通。
作为优选的技术方案,所述接触板向所述隔板的内侧和外侧延伸;所述瓦斯引导管固定在所述密封板的中部且所述瓦斯引导管伸入最内侧的所述隔板的内部;所述瓦斯引导管与所述接触板之间预留瓦斯流道。
作为优选的技术方案,所述隔板的内侧壁上固定有限位板,所述限位板呈V形且所述限位板的中部与所述隔板固定连接,所述限位板的两外伸臂向位于其内侧的所述隔板处延伸且抵在该隔板的外侧面上。
作为优选的技术方案,所述限位板的一个端面贴在所述接触板上,所述限位板远离所述接触板的一端的端面与所述隔板的端面平齐。
作为优选的技术方案,所述限位板由弹簧钢制成。
作为优选的技术方案,所述下瓦斯通道居中设置且位于最内侧的所述隔板的内部。
作为优选的技术方案,所述轴压加载装置包括
加载座,所述加载座滑动设置在所述轴压加载通道内;所述加载座下端抵在所述密封板上,所述加载座内设有瓦斯流入通道,所述瓦斯流入通道一端与所述瓦斯引导管连接,另一端与所述瓦斯系统连通;
和加载油缸,所述加载油缸在所述加载座上施加载荷。
作为优选的技术方案,所述围压加载系统包括:
第一油管,所述第一油管一端与所述围压加载腔连通,另一端连通油泵;所述第一油管上设有压力表和第一压力油阀门;
和第二油管,所述第二油管一端与所述围压加载腔连通,另一端连通储油装置;所述第二油管上设有第二压力油阀门;
所述瓦斯系统包括瓦斯输送管,所述瓦斯输送管上设有瓦斯阀门和流量表。
作为优选的技术方案,所述弹性套的内侧壁上固定有多个橡胶垫,多个橡胶垫首尾衔接成圆环形。
由于采用了上述技术方案,煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置的试验箱结构合理,弹性套的设置不仅能够有效避免液压油对试件进行侵蚀,同时能够很好的对试件与上气体渗透板和下气体渗透板形成密封,结构简单且密封效果好,实验数据精确、可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的结构示意图;
图2是本发明实施例中试验箱的结构示意图;
图3是本发明实施例中上气体渗透板和下气体渗透板的结构示意图;
图4是本发明实施例中瓦斯引导管的结构示意图;
图5是本发明实施例中限位板的结构原理图;
图6是本发明实施例中密封板的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置,包括瓦斯系统、围压加载系统、轴压加载系统和实验箱。如图1和图2所示,试验箱包括底座1、上盖板5、箱体4和弹性套21。其中,底座1的上端设有下连接法兰2,下连接法兰2的上侧面上设有环状的下密封凸台18;底座1内设有下瓦斯通道32。上盖板5的下端设有上连接法兰6,上连接法兰6的下侧面上设有环状的上密封凸台22;上盖板5设有轴压加载通道25。箱体4位于底座1和上盖板5之间且与底座1和上盖板5可拆装地连接。箱体4内设有实验腔室,实验腔室的上端和下端开口;箱体4的上端和下端均设有连接法兰3,连接法兰3向箱体4的内侧和外侧延伸;开口设置在连接法兰3上,最佳的,两个开口相对设置。两个连接法兰3上分别设有与下密封凸台18和上密封凸台22相适应的密封槽19;密封凹槽19设置在连接法兰3位于箱体4内侧的部分,减少连接法兰3外伸的尺寸,减小箱体4的外形尺寸,同时为弹性套21进行支撑、定位。弹性套21呈管状且弹性套21的上下两端分别设有固定法兰部26,两个固定法兰部26分别位于上连接法兰6与连接法兰3之间以及下连接法兰2和连接法兰3之间,连接法兰3、上连接法兰6和下连接法兰2相应位置设置通孔,通孔内设置螺栓,通过螺栓与螺母的组合将箱体4的两端分别与上盖板5和底座1固定连接。弹性套21和箱体4之间形成围压加载腔20,弹性套21内侧形成试件容纳腔,下瓦斯通道32和轴压加载通道25均与试件容纳腔连通。围压加载系统为围压加载腔20加载,轴压加载系统在试件29的上端加载。
弹性套21的设置不仅在箱体4与底座1、上盖板5的连接之间形成密封,其弹性变形能够更好的贴合连接法兰3、上连接法兰6和下连接法兰2的连接面,密封效果好;更重要的,其具有弹性变形能力,当围压加载系统在围压加载腔20内泵入液压油后,不仅能够隔离试件29与液压油,还能够将液压油的压力作用在试件29上,保障实验目的的达成。其中,弹性套21由TPE等材料制成,厚度3mm-8mm。
还包括位于底座1和试件29的下端面之间的下气体渗透板31和位于轴压加载系统和试件上端面之间的上气体渗透板30。上气体渗透板30和下气体渗透板31均包括多个压板、密封板27和瓦斯引导管28,如图3所示,多个压板依次套装且两个相邻的压板之间形成匀气腔;压板包括环状的隔板34,隔板34上设有瓦斯穿过孔40;隔板34临近试件29的一端设有沿其径向延伸的接触板33;相邻两隔板34上的瓦斯穿过孔40相互错开,瓦斯穿过孔40的错开不局限与图3中的周向上的错开,还可以是轴向上的错开,如图2所示。密封板27位于压板远离试件29的一端;如图6所示,密封板27朝向压板的侧面设有内密封环39和外密封环38,外密封环38位于内密封环39的外侧,内密封环39和外密封环38之间形成与最外侧的隔板34相适应的密封槽。瓦斯引导管28固定在密封板27上,瓦斯引导管28的下端伸入匀气腔内;最佳的,接触板33向隔板34的内侧和外侧延伸,瓦斯引导管28固定在密封板27的中部且瓦斯引导管28伸入最内侧的隔板34的内部,瓦斯引导管28与接触板3之间预留瓦斯流道。如图4所示,瓦斯引导管28内设有瓦斯流通通道35,瓦斯流通通道35临近接触板33的一端封闭,瓦斯流通通道35的侧壁上设有多个瓦斯流通通孔36。位于上气体渗透板30上的瓦斯引导管28与瓦斯系统连通;位于下气体渗透板31上的瓦斯引导管28与下瓦斯通道22连通。下瓦斯通道22居中设置且位于最内侧的隔板34的内部。瓦斯自瓦斯引导管28进入,流经瓦斯流通通道35、瓦斯流通通孔36后进入匀气腔,隔板34上设置相互错开的瓦斯穿过孔40,处于上气体渗透板30和下气体渗透板31内的瓦斯压力稳定,渗透测试准确。
如图5所示,隔板34的内侧壁上固定有限位板37,限位板37呈V形且限位板37的中部与隔板34固定连接,限位板37的两外伸臂向位于其内侧的隔板34处延伸且抵在该隔板34的外侧面上。多个限位板37同时对压板限位,由于限位板37由弹簧钢制成且限位板37呈V形,可适应不同外径尺寸的压板,通用性好。最佳的,限位板37的一个端面贴在接触板33上,限位板37远离接触板33的一端的端面与隔板34的端面平齐,提高力传递的稳定性。
如图1和图2所示,轴压加载装置包括加载座23和加载油缸10,加载座23滑动设置在轴压加载通道25内;加载座23下端抵在密封板27上,加载座23内设有瓦斯流入通道24,瓦斯流入通道24一端与瓦斯引导管28连接,另一端与瓦斯系统连通;瓦斯系统包括瓦斯输送管,瓦斯输送管上设有瓦斯阀门8和流量表9,瓦斯输送管连通瓦斯罐7和瓦斯流入通道24。加载油缸10在加载座23上施加载荷。围压加载系统包括第一油管11和第二油管15,第一油管11一端与围压加载腔20连通,另一端连通油泵14;第一油管11上设有压力表12和第一压力油阀门13;第二油管15一端与围压加载腔20连通,另一端连通储油装置;第二油管15上设有第二压力油阀门16。弹性套21的内侧壁上固定有多个橡胶垫,多个橡胶垫首尾衔接成圆环形,橡胶垫的长度与试件29的长度相适应,围在试件29的外侧面上。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置,包括瓦斯系统、围压加载系统、轴压加载系统和实验箱,其特征在于:所述试验箱包括
底座,所述底座的上端设有下连接法兰,所述下连接法兰的上侧面上设有环状的下密封凸台;所述底座内设有下瓦斯通道;
上盖板,所述上盖板的下端设有上连接法兰,所述上连接法兰的下侧面上设有环状的上密封凸台;所述上盖板设有轴压加载通道;
箱体,所述箱体位于所述底座和所述上盖板之间且与所述底座和所述上盖板可拆装地连接;所述箱体内设有实验腔室,所述实验腔室的上端和下端开口;所述箱体的上端和下端均设有连接法兰,所述连接法兰向所述箱体的内侧和外侧延伸;两个所述连接法兰上分别设有与所述下密封凸台和所述上密封凸台相适应的密封槽;
和弹性套,所述弹性套呈管状且所述弹性套的上下两端分别设有固定法兰部,两个所述固定法兰部分别位于所述上连接法兰与所述连接法兰之间以及所述下连接法兰和所述连接法兰之间,所述弹性套和所述箱体之间形成围压加载腔,所述弹性套内侧形成试件容纳腔,所述下瓦斯通道和所述轴压加载通道均与所述试件容纳腔连通;
所述围压加载系统为所述围压加载腔加载,所述轴压加载系统在试件的上端加载;
还包括位于所述底座和试件的下端面之间的下气体渗透板和位于所述轴压加载系统和试件上端面之间的上气体渗透板。
2.如权利要求1所述的煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置,其特征在于:所述上气体渗透板和所述下气体渗透板均包括
多个压板,多个所述压板依次套装且所述压板包括环状的隔板,所述隔板上设有瓦斯穿过孔;所述隔板临近试件的一端设有沿其径向延伸的接触板;两个相邻的所述隔板之间形成匀气腔,相邻两所述隔板上的瓦斯穿过孔相互错开;
密封板,所述密封板位于所述压板远离试件的一端;所述密封板朝向所述压板的侧面设有内密封环和外密封环,所述外密封环位于所述内密封环的外侧,所述内密封环和所述外密封环之间形成与最外侧的所述隔板相适应的密封槽;
和瓦斯引导管,所述瓦斯引导管固定在所述密封板上,所述瓦斯引导管的下端伸入所述匀气腔内;所述瓦斯引导管内设有瓦斯流通通道,所述瓦斯流通通道临近所述接触板的一端封闭;所述瓦斯流通通道的侧壁上设有多个瓦斯流通通孔;
位于所述上气体渗透板上的所述瓦斯引导管与所述瓦斯系统连通;位于所述下气体渗透板上的瓦斯引导管与所述下瓦斯通道连通。
3.如权利要求2所述的煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置,其特征在于:所述接触板向所述隔板的内侧和外侧延伸;所述瓦斯引导管固定在所述密封板的中部且所述瓦斯引导管伸入最内侧的所述隔板的内部;所述瓦斯引导管与所述接触板之间预留瓦斯流道。
4.如权利要求2所述的煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置,其特征在于:所述隔板的内侧壁上固定有限位板,所述限位板呈V形且所述限位板的中部与所述隔板固定连接,所述限位板的两外伸臂向位于其内侧的所述隔板处延伸且抵在该隔板的外侧面上。
5.如权利要求4所述的煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置,其特征在于:所述限位板的一个端面贴在所述接触板上,所述限位板远离所述接触板的一端的端面与所述隔板的端面平齐。
6.如权利要求4所述的煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置,其特征在于:所述限位板由弹簧钢制成。
7.如权利要求2所述的煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置,其特征在于:所述下瓦斯通道居中设置且位于最内侧的所述隔板的内部。
8.如权利要求2至7中任一项所述的煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置,其特征在于:所述轴压加载装置包括
加载座,所述加载座滑动设置在所述轴压加载通道内;所述加载座下端抵在所述密封板上,所述加载座内设有瓦斯流入通道,所述瓦斯流入通道一端与所述瓦斯引导管连接,另一端与所述瓦斯系统连通;
和加载油缸,所述加载油缸在所述加载座上施加载荷。
9.如权利要求1所述的煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置,其特征在于:所述围压加载系统包括
第一油管,所述第一油管一端与所述围压加载腔连通,另一端连通油泵;所述第一油管上设有压力表和第一压力油阀门;
和第二油管,所述第二油管一端与所述围压加载腔连通,另一端连通储油装置;所述第二油管上设有第二压力油阀门;
所述瓦斯系统包括瓦斯输送管,所述瓦斯输送管上设有瓦斯阀门和流量表。
10.如权利要求1所述的煤体裂隙监测-瓦斯渗透实验装置,其特征在于:所述弹性套的内侧壁上固定有多个橡胶垫,多个橡胶垫首尾衔接成圆环形。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20191227 |
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