CN203053723U - 煤与瓦斯共采相似模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于煤矿开采实验设备，特别涉及一种煤与瓦斯共采相似模拟实验装置，在支撑底座（2）上方焊接固定密封舱体（1），密封舱体（1）内形成主舱室（1-2），在主舱室（1-2）的上方设有柔性加载舱（1-1），在主舱室（1-2）的底面上并列安装数个液压油缸（7），在主舱室（1-2）内模型中植入数个土压力盒（15），每个土压力盒（15）连接动态数据采集仪（14），在密封舱体（1）的前面固定前面板（3），在密封舱体（1）设有周边加强条（19），在密封舱体（1）的前面竖向等距设两个强度加强梁（18），注液八通阀门（10）连接手动试压泵（9），在密封舱体（1）设平行的三个注气八通阀门（11），实现实验装置内不同瓦斯压力下的煤与瓦斯共采，在开采过程中对覆岩应力场的应力变化数据与覆岩渗透率变化数据进行测量。

Description

煤与瓦斯共采相似模拟实验装置

技术领域

实用新型属于煤矿开采实验设备，特别涉及一种煤与瓦斯共采相似模拟实验装置。

背景技术

由于煤层开采，造成煤岩体结构发生变化，产生大量裂隙。在裂隙带内，形成瓦斯流动通道，原始煤岩体的渗透率随着煤层采动作用发生变化，煤层气透气性显著增大，影响着瓦斯的聚集和瓦斯压力的分布，而瓦斯运移产生的孔隙压力会引起煤岩应力场发生变化，从而又引起煤岩体变形和裂隙的发育。在受采动影响形成的裂隙带内，要避免因瓦斯聚集，引起瓦斯灾害，需要对瓦斯进行抽采。为了有效的进行瓦斯抽采，需要研究卸压瓦斯的运移规律，因而要有大量的实验数据来研究采动过程中煤层覆岩运动规律、裂隙演化规律以及上覆岩体产生裂隙后瓦斯渗流速度变化规律及渗流场分布特征，来确定科学合理的瓦斯抽采和研究煤与瓦斯协同开采理论。

相似模拟实验已逐渐成为煤炭领域反应现场实际问题的一种重要手段，研究煤层开采过程上覆岩层移动及裂隙演化规律常采用平面模型，涉及气体作用下的上覆岩层移动及裂隙演化规律的相似模拟实验研究比较少。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种可控制煤层开采位置、高度和开采速度、模拟实验准确可靠的煤与瓦斯共采相似模拟实验装置。

本实用新型解决技术问题采用的技术方案是：煤与瓦斯共采相似模拟实验装置包括支撑底座、密封舱体、密封上盖、高压气瓶、手动试压泵、注气八通阀门、注液八通阀门、动态数据采集仪，其特点是在支撑底座上方焊接固定密封舱体，密封舱体内形成主舱室，在主舱室的上方设有由高压气囊组成柔性加载舱，在柔性加载舱的侧面设有注气孔，注气孔通过管路二与高压气瓶连接，在密封舱体的上方固定装有密封上盖，在主舱室的底面上并列安装数个液压油缸，在每个液压油缸上面均设有槽钢，在主舱室内铺设的模型中置入数个土压力盒，每个土压力盒均通过绝缘导线、绝缘导线柱上的压线螺丝、螺母和传导螺丝连接动态数据采集仪，绝缘导线柱固定在T型圆盘上，T型圆盘由环型扭盖螺纹连接，在密封舱体的凸台圆柱铁环上，圆柱铁环与T型圆盘之间用密封条二密封，在T型圆盘上均布数个孔，孔中装传导螺丝，传导螺丝的外端设有螺纹孔与套有垫片的压线螺丝连接，传导螺丝两端分别套有螺母与密封圈，在密封舱体的前面固定前面板，在密封舱体的四周设有周边加强条，在前面板上设有若干个孔，每个孔均安装针型阀门，在密封舱体的前面竖向等距设两个强度加强梁，在密封舱体的后面下方设平行的两个注液八通阀门，注液八通阀门用管路一连接手动试压泵，在密封舱体的后面中部设平行的三个注气八通阀门。

本实用新型的有益效果是：煤与瓦斯共采相似模拟实验装置能够实现相似模拟实验煤岩层的自动开采，使模型中煤层开采的位置，开采高度和开采速度可控，柔性加载方法对模型上覆岩层进行加载，以保证模拟条件下模型受载荷作用的时实性，实现不同瓦斯压力下的煤与瓦斯共采，在开采过程中对覆岩的应力变化与覆岩渗透率动态变化测量以气体作用下覆岩采动应力均和裂隙场演化过程的动态观测，为煤与瓦斯共采提供可靠的依据。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1是煤与瓦斯共采相似模拟实验装置结构主视图。

图2是图1的右视图。

图3是图1的后视图。

图4是图1的左视图。

图5是图4的A-A剖视图。

图中，1-密封舱体；1-1-柔性加载舱；1-2-主舱室；2-支撑底座；3-前面板；4-密封上盖；5-注气孔；6-密封条一；7-液压油缸；8-槽钢；9-手动试压泵；9-1-管路一；10-注液八通阀门；11-注气八通阀门；12-高压气囊；13-高压气瓶；13-1-管路二；14-动态数据采集仪；15-土压力盒；15-1-绝缘导线；16-绝缘导线柱环形扭盖；16-1-压线螺丝；16-2-T型圆盘；16-3-密封条二；16-4-圆柱铁环；16-5-传导螺丝；16-6-螺母；16-7-密封圈；16-8-垫片；17-针型阀门；18-强度加强梁；19-周边加强条。

具体实施方式

实施例，参照附图1~5，煤与瓦斯共采相似模拟实验装置是在支撑底座2的上面焊接固定密封舱体1并用密封条一6密封，密封舱体1内形成密封的主舱室1-2，在主舱室 1-2上面设一个高压气囊12组成柔性加载舱1-1，用于模拟覆岩应力的加载，主舱室1-2用于在密封条件下相似材料的填充、煤岩层自动开采系统的安装以及覆岩应力测定系统的安装。在柔性加载舱1-1和密封舱体1的上方固定密封上盖4，在主舱室1-2内底面设有并列的八个液压油缸7，在每个液压油缸7上面均设有槽钢8。在主舱室1-2内模型中植入若干土压力盒15，每个土压力盒15均用绝缘导线15-1连接绝缘导线柱的T形圆盘16-2内的传导螺丝16-5，并用螺母16-6和密封圈16-7密封，绝缘导线15-1又通过绝缘导线柱上的传导螺丝16-5外端的压线螺丝16-1与动态数据采集仪14连接。绝缘导线柱的T型圆盘16-2卡装在绝缘导线柱圆柱铁环16-4上，并用环形扭盖16与圆柱铁环16-4螺纹连接压紧固定，在圆柱铁环16-4和T型圆盘16-2连接处用密封条二16-3密封。在T型圆盘16-2上设有20个传导螺丝16-5，传导螺丝16-5的外端设有螺纹孔，与套有垫片16-8的压线螺丝16-1连接。传导螺丝16-5的内部用螺母16-6压接绝缘导线15-1。在密封舱体1的前面固定用亚克力材料制成的前面板3，在密封舱体1的四周设有周边加强条19。在前面板3上设有三排七列共二十一个不锈钢的针型阀门17，在密封舱体1的后面下方设有注气八通阀门11组成气体流量测定系统。在密封舱体1上方的其中一个侧面上设有注气孔5，注气孔5用管路二13-1连接高压气瓶13。在密封舱体1的后面下方平行设两个注液八通阀门10，注液八通阀门10用管路一9-1连接手动试压泵9。在密封舱体1的前面固定有等距竖向平行的两个强度加强梁18，在密封舱体1的四周固定周边加强条19，以增加装置的强度。

煤与瓦斯共采相似模拟实验装置的工作过程是：

首先：将实验的准备工作做好，将八个双向加卸压微型液压油缸7升起至预定位置，安装前面板3、强度加强梁18及周边加强条19。

然后将相似材料进行配比填入相似模拟实验装置内，在预定位置埋入土压力盒15，放入高压气囊12，合上密封上盖4。

连接实验设备，检查仪器运行及实验装置的气密性，打开动态数据采集仪14记录数据，同时，上覆岩层加载系统即高压气囊12缓慢加载至预设压力。

通过三个注气八通阀门11向实验装置内注气，使气体压力保持稳定，接着下降第一个液压油缸7，并重复前一个步骤，并对采动影响下覆岩渗透流量进行测定。

最后对所有采集的数据进行处理，得出结论。

Claims (1)

1.一种煤与瓦斯共采相似模拟实验装置，包括支撑底座（2）、密封舱体（1）、密封上盖（4）、高压气瓶（13）、手动试压泵（9）、注气八通阀门（11）、注液八通阀门（10）、动态数据采集仪（14），其特征在于在支撑底座（2）上方焊接固定密封舱体（1），密封舱体（1）内形成主舱室（1-2），在主舱室（1-2）的上方设有高压气囊（12）组成柔性加载舱（1-1），在柔性加载舱（1-1）的侧面设有注气孔（5），注气孔（5）通过管路二（13-1）与高压气瓶（13）连接，在密封舱体（1）的上方固定装有密封上盖（4），在主舱室（1-2）的底面上并列安装数个液压油缸（7），在每个液压油缸（7）上面均设有槽钢（8），在主舱室（1-2）内模型中植入数个土压力盒（15），每个土压力盒（15）均通过绝缘导线（15-1）、绝缘导线柱上的压线螺丝（16-1）、螺母（16-6）和传导螺丝（16-5）连接动态数据采集仪（14），绝缘导线柱固定在T型圆盘（16-2）上，T型圆盘（16-2）由环型扭盖（16）螺纹连接，在密封舱体（1）的凸台圆柱铁环（16-4）上，圆柱铁环（16-4）与T型圆盘（16-2）之间用密封条二（16-3）密封，在T型圆盘（16-2）上均布数个孔，孔中装传导螺丝（16-5），传导螺丝（16-5）的外端设有螺纹孔与套有垫片（16-8）的压线螺丝（16-1）连接，传导螺丝（16-5）两端分别套有螺母（16-6）与密封圈（16-7），在密封舱体（1）的前面固定前面板（3），在密封舱体（1）的四周设有周边加强条（19），在前面板（3）上设有若干个孔，每个孔均安装针型阀门（17），在密封舱体（1）的前面竖向等距设两个强度加强梁（18），在密封舱体（1）的后面下方设平行的两个注液八通阀门（10），注液八通阀门（10）用管路一（9-1）连接手动试压泵（9），在密封舱体（1）的后面中部设平行的三个注气八通阀门（11）。

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