CN203299196U - 二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台，包括实验箱体、充气系统、应力采集系统、渗透速度测试系统和煤岩体温度监控装置。实验箱体底部铺设高精度绝热应力传感器，并在实验设定的煤岩层中按实验要求铺设硅碳加热棒，实验箱体外设有测气孔、皂泡流量计，本实用新型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。实验操作过程简便，效果清楚直观，试验周期短，为研究保护层开采提供便利。
Description
技术领域
本实用新型涉及相似材料的物理模拟实验，具体是一种实验室进行温度场、矿山应力场及瓦斯渗流场三场耦合的物理相似模拟实验台。适用于各大煤炭院校、矿山开采行业科研院所需要的模拟实验。
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。
发明内容
为了实现对煤层开采过程中固热气三场耦合集成于一个实验台开展实验，本实用新型提供了一种二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台。
本实用新型的技术解决方案如下：一种二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台，包括实验箱体（1）、充气系统、应力采集系统、渗透速度测试系统和煤岩体温度监控装置。充气系统由空气压缩机（2）、储气罐（5）、阀门（3）和压力表（4）组成；应力采集系统由应力传感器（15）、108路应力采集仪（16）和计算机（17）组成；渗透速度测试系统由空气压缩机（2）、阀门（3）、压力表（4）、储气罐（5）、导气管（6）及皂泡流量计（14）组成；煤岩体下伏煤岩体温度监测装置由恒温硅碳加热棒（10）、导线（9）、控温器（8）、温度采集仪（7）组成。实验箱体（1）内设有煤层（12）和岩层（13），实验箱体（1）底部铺设高精度绝热应力传感器（15），并在实验设定的煤岩层中按实验要求铺设硅碳加热棒（10），实验箱体（1）外设有测气孔（11）、皂泡流量计（14），空气压缩机（2）和储气罐（5）与测气孔（11）通过导气管（6）依次连接，应力传感器（15）依次连接108路应力采集仪（16）和计算机（17），恒温硅碳加热棒（10）通过导线（9）分别与控温器（8）及温度采集仪（7）相连。
本实用新型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。实验操作过程简便，效果清楚直观，试验周期短，为研究保护层开采提供便利。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
一种二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台，包括实验箱体1、充气系统、应力采集系统、渗透速度测试系统和煤岩体温度监控装置，充气系统由空气压缩机2、储气罐5、阀门3和压力表4组成，应力采集系统由应力传感器15、108路应力采集仪16和计算机17组成，渗透速度测试系统由空气压缩机2、阀门3、压力表4、储气罐5、导气管6及皂泡流量计14组成，煤岩体温度监控装置由恒温硅碳加热棒10、导线9、控温器8、温度采集仪7组成，实验箱体1内设有开采煤层10和岩层13，实验箱体1底部铺设有高精度应力传感器15，并在实验设定的煤岩层中按实验要求铺设硅碳加热棒10，实验箱体1外设有测气孔11、皂泡流量计14，空气压缩机2和储气罐5与测气孔11通过导气管6依次连接，应力传感器15依次连接108路应力采集仪16和计算机15，恒温硅碳加热棒10用导线9分别与控温器8及温度采集仪7相连。
本实用新型实施过程如下：
实验开始前，将实验所需的相似模型及恒温硅碳加热棒10按实验设计要求装入实验箱体1中，箱体1内设有开采煤层10和岩层13。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14用导气管6连接，并用导线9将恒温硅碳加热棒10、控温器8及温度采集仪7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。然后，将应力传感器15、108路应力采集仪16、计算机17连接完毕，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，通过开采煤层12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。
Claims (1)
1.一种二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台，包括实验箱体（1）、充气系统、应力采集系统、渗透速度测试系统和煤岩体温度监控装置，其特征在于：充气系统由空气压缩机（2）、储气罐（5）、阀门（3）和压力表（4）组成；应力采集系统由应力传感器（15）、108路应力采集仪（16）和计算机（17）组成；渗透速度测试系统由空气压缩机（2）、阀门（3）、压力表（4）、储气罐（5）、导气管（6）及皂泡流量计（14）组成；煤岩体温度监控装置由恒温硅碳加热棒（10）、导线（9）、控温器（8）、温度采集仪（7）组成，实验箱体（1）内设有煤层（12）和岩层（13），实验箱体（1）底部铺设高精度绝热应力传感器（15），并在实验设定的煤岩层中按实验要求铺设硅碳加热棒（10），实验箱体（1）外设有测气孔（11）、皂泡流量计（14），空气压缩机（2）和储气罐（5）与测气孔（11）通过导气管（6）依次连接，应力传感器（15）依次连接108路应力采集仪（16）和计算机（17），恒温硅碳加热棒（10）通过导线（9）分别与控温器（8）及温度采集仪（7）相连。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104502565A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-08 | 马新足 | 二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台 |
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2013
- 2013-05-31 CN CN2013203117906U patent/CN203299196U/zh not_active Expired - Fee Related
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