專利名稱：煤與瓦斯共采相似模擬實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤礦開采實驗設(shè)備，特別涉及一種煤與瓦斯共采相似模擬實驗裝置。
背景技術(shù)：
由于煤層開采，造成煤巖體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生大量裂隙。在裂隙帶內(nèi)，形成瓦斯流動通道，原始煤巖體的滲透率隨著煤層采動作用發(fā)生變化，煤層氣透氣性顯著增大，影響著瓦斯的聚集和瓦斯壓力的分布，而瓦斯運移產(chǎn)生的孔隙壓力會引起煤巖應(yīng)力場發(fā)生變化，從而又引起煤巖體變形和裂隙的發(fā)育。在受采動影響形成的裂隙帶內(nèi)，要避免因瓦斯聚集，引起瓦斯災(zāi)害，需要對瓦斯進行抽采。為了有效的進行瓦斯抽采，需要研究卸壓瓦斯的運移規(guī)律，因而要有大量的實驗數(shù)據(jù)來研究采動過程中煤層覆巖運動規(guī)律、裂隙演化規(guī)律以及上覆巖體產(chǎn)生裂隙后瓦斯?jié)B流速度變化規(guī)律及滲流場分布特征，來確定科學(xué)合理的瓦斯抽采和研究煤與瓦斯協(xié)同開采理論。相似模擬實驗已逐漸成為煤炭領(lǐng)域反應(yīng)現(xiàn)場實際問題的一種重要手段，研究煤層開采過程上覆巖層移動及裂隙演化規(guī)律常采用平面模型，涉及氣體作用下的上覆巖層移動及裂隙演化規(guī)律的相似模擬實驗研究比較少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)不足，提供一種可控制煤層開采位置、高度和開采速度、模擬實驗準(zhǔn)確可靠的煤與瓦斯共采相似模擬實驗裝置。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是煤與瓦斯共采相似模擬實驗裝置包括支撐底座、密封艙體、密封上蓋、高壓氣瓶、手動試壓泵、注氣八通閥門、注液八通閥門、動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，其特點是在支撐底座上方焊接固定密封艙體，密封艙體內(nèi)形成主艙室，在主艙室的上方設(shè)有由高壓氣囊組成柔性加載艙，在柔性加載艙的側(cè)面設(shè)有注氣孔，注氣孔通過管路二與高壓氣瓶連接，在密封艙體的上方固定裝有密封上蓋，在主艙室的底面上并列安裝數(shù)個液壓油缸，在每個液壓油缸上面均設(shè)有槽鋼，在主艙室內(nèi)鋪設(shè)的模型中置入數(shù)個土壓力盒，每個土壓力盒均通過絕緣導(dǎo)線、絕緣導(dǎo)線柱上的壓線螺絲、螺母和傳導(dǎo)螺絲連接動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，絕緣導(dǎo)線柱固定在T型圓盤上，T型圓盤由環(huán)型扭蓋螺紋連接，在密封艙體的凸臺圓柱鐵環(huán)上，圓柱鐵環(huán)與T型圓盤之間用密封條二密封，在T型圓盤上均布數(shù)個孔，孔中裝傳導(dǎo)螺絲，傳導(dǎo)螺絲的外端設(shè)有螺紋孔與套有墊片的壓線螺絲連接，傳導(dǎo)螺絲兩端分別套有螺母與密封圈，在密封艙體的前面固定前面板，在密封艙體的四周設(shè)有周邊加強條，在前面板上設(shè)有若干個孔，每個孔均安裝針型閥門，在密封艙體的前面豎向等距設(shè)兩個強度加強梁，在密封艙體的后面下方設(shè)平行的兩個注液八通閥門，注液八通閥門用管路一連接手動試壓泵，在密封艙體的后面中部設(shè)平行的三個注氣八通閥門。本發(fā)明的有益效果是煤與瓦斯共采相似模擬實驗裝置能夠?qū)崿F(xiàn)相似模擬實驗煤巖層的自動開采，使模型中煤層開采的位置，開采高度和開采速度可控，柔性加載方法對模型上覆巖層進行加載，以保證模擬條件下模型受載荷作用的時實性，實現(xiàn)不同瓦斯壓力下的煤與瓦斯共采，在開采過程中對覆巖的應(yīng)力變化與覆巖滲透率動態(tài)變化測量以氣體作用下覆巖采動應(yīng)力均和裂隙場演化過程的動態(tài)觀測，為煤與瓦斯共采提供可靠的依據(jù)。
以下結(jié)合附圖以實施例具體說明。

圖1是煤與瓦斯共采相似模擬實驗裝置結(jié)構(gòu)主視圖。圖2是圖1的右視圖。圖3是圖1的后視圖。圖4是圖1的左視圖。圖5是圖4的A-A剖視圖。圖中，1-密封艙體；1-1-柔性加載艙；1-2-主艙室；2_支撐底座；3_前面板；4-密封上蓋；5_注氣孔；6_密封條一 ；7_液壓油缸；8-槽鋼；9_手動試壓泵；9-1_管路一；10-注液八通閥門；11_注氣八通閥門；12_高壓氣囊；13_高壓氣瓶；13-1_管路二 ；14_動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀；15_ 土壓力盒；15-1_絕緣導(dǎo)線；16_絕緣導(dǎo)線柱環(huán)形扭蓋；16-1_壓線螺絲；16-2-T型圓盤；16-3-密封條二 ； 16-4-圓柱鐵環(huán)；16_5_傳導(dǎo)螺絲；16_6_螺母；16_7_密封圈；16-8-墊片；17-針型閥門；18-強度加強梁；19-周邊加強條。
具體實施例方式實施例，參照附圖廣5，煤與瓦斯共采相似模擬實驗裝置是在支撐底座2的上面焊接固定密封艙體I并用密封條一 6密封，密封艙體I內(nèi)形成密封的主艙室1-2，在主艙室1-2上面設(shè)一個高壓氣囊12組成柔性加載艙1-1，用于模擬覆巖應(yīng)力的加載，主艙室1-2用于在密封條件下相似材料的填充、煤巖層自動開采系統(tǒng)的安裝以及覆巖應(yīng)力測定系統(tǒng)的安裝。在柔性加載艙1-1和密封艙體I的上方固定密封上蓋4，在主艙室1-2內(nèi)底面設(shè)有并列的八個液壓油缸7，在每個液壓油缸7上面均設(shè)有槽鋼8。在主艙室1-2內(nèi)模型中植入若干土壓力盒15，每個土壓力盒15均用絕緣導(dǎo)線15-1連接絕緣導(dǎo)線柱的T形圓盤16-2內(nèi)的傳導(dǎo)螺絲16-5，并用螺母16-6和密封圈16-7密封，絕緣導(dǎo)線15_1又通過絕緣導(dǎo)線柱上的傳導(dǎo)螺絲16-5外端的壓線螺絲16-1與動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀14連接。絕緣導(dǎo)線柱的T型圓盤16-2卡裝在絕緣導(dǎo)線柱圓柱鐵環(huán)16-4上，并用環(huán)形扭蓋16與圓柱鐵環(huán)16-4螺紋連接壓緊固定，在圓柱鐵環(huán)16-4和T型圓盤16-2連接處用密封條二 16-3密封。在T型圓盤16_2上設(shè)有20個傳導(dǎo)螺絲16-5，傳導(dǎo)螺絲16-5的外端設(shè)有螺紋孔，與套有墊片16-8的壓線螺絲16-1連接。傳導(dǎo)螺絲16-5的內(nèi)部用螺母16-6壓接絕緣導(dǎo)線15_1。在密封艙體I的前面固定用亞克力材料制成的前面板3，在密封艙體I的四周設(shè)有周邊加強條19。在前面板3上設(shè)有三排七列共二十一個不銹鋼的針型閥門17，在密封艙體I的后面下方設(shè)有注氣八通閥門11組成氣體流量測定系統(tǒng)。在密封艙體I上方的其中一個側(cè)面上設(shè)有注氣孔5，注氣孔5用管路二 13-1連接高壓氣瓶13。在密封艙體I的后面下方平行設(shè)兩個注液八通閥門10，注液八通閥門10用管路一 9-1連接手動試壓泵9。在密封艙體I的前面固定有等距豎向平行的兩個強度加強梁18，在密封艙體I的四周固定周邊加強條19，以增加裝置的強度。煤與瓦斯共采相似模擬實驗裝置的工作過程是
首先將實驗的準(zhǔn)備工作做好，將八個雙向加卸壓微型液壓油缸7升起至預(yù)定位置，安裝前面板3、強度加強梁18及周邊加強條19。然后將相似材料進行配比填入相似模擬實驗裝置內(nèi)，在預(yù)定位置埋入土壓力盒15，放入高壓氣囊12，合上密封上蓋4。連接實驗設(shè)備，檢查儀器運行及實驗裝置的氣密性，打開動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀14記錄數(shù)據(jù)，同時，上覆巖層加載系統(tǒng)即高壓氣囊12緩慢加載至預(yù)設(shè)壓力。通過三個注氣八通閥門11向?qū)嶒炑b置內(nèi)注氣，使氣體壓力保持穩(wěn)定，接著下降第一個液壓油缸7，并重復(fù)前一個步驟，并對采動影響下覆巖滲透流量進行測定。最后對所有采集的數(shù)據(jù)進行處理，得出結(jié)論。
權(quán)利要求
1.一種煤與瓦斯共采相似模擬實驗裝置，包括支撐底座(2)、密封艙體(I)、密封上蓋(4)、高壓氣瓶(13)、手動試壓泵(9)、注氣八通閥門(11)、注液八通閥門(10)、動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀(14)，其特征在于在支撐底座(2)上方焊接固定密封艙體(1)，密封艙體(I)內(nèi)形成主艙室(1-2)，在主艙室(1-2)的上方設(shè)有高壓氣囊(12)組成柔性加載艙(1-1 )，在柔性加載艙(1-1)的側(cè)面設(shè)有注氣孔(5)，注氣孔(5)通過管路二( 13-1)與高壓氣瓶(13)連接，在密封艙體(I)的上方固定裝有密封上蓋(4)，在主艙室(1-2)的底面上并列安裝數(shù)個液壓油缸(7)，在每個液壓油缸(7)上面均設(shè)有槽鋼(8)，在主艙室(1-2)內(nèi)模型中植入數(shù)個土壓力盒(15)，每個土壓力盒(15)均通過絕緣導(dǎo)線(15-1 )、絕緣導(dǎo)線柱上的壓線螺絲(16-1 )、螺母(16-6)和傳導(dǎo)螺絲(16-5)連接動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀(14)，絕緣導(dǎo)線柱固定在T型圓盤(16-2)上，T型圓盤(16-2)由環(huán)型扭蓋(16)螺紋連接，在密封艙體(I)的凸臺圓柱鐵環(huán)(16-4)上，圓柱鐵環(huán)(16-4)與T型圓盤(16-2)之間用密封條二( 16-3)密封，在T型圓盤(16_2)上均布數(shù)個孔，孔中裝傳導(dǎo)螺絲(16-5)，傳導(dǎo)螺絲(16-5)的外端設(shè)有螺紋孔與套有墊片(16-8)的壓線螺絲(16-1)連接，傳導(dǎo)螺絲(16-5)兩端分別套有螺母(16-6)與密封圈(16-7)，在密封艙體(I)的前面固定前面板(3)，在密封艙體(I)的四周設(shè)有周邊加強條(19)，在前面板(3 )上設(shè)有若干個孔，每個孔均安裝針型閥門(17 )，在密封艙體(I)的前面豎向等距設(shè)兩個強度加強梁(18)，在密封艙體(I)的后面下方設(shè)平行的兩個注液八通閥門(10)，注液八通閥門(10)用管路一(9-1)連接手動試壓泵(9)，在密封艙體(I)的后面中部設(shè)平行的三個注氣八通閥門( 11)。
全文摘要
本發(fā)明屬于煤礦開采實驗設(shè)備，特別涉及一種煤與瓦斯共采相似模擬實驗裝置，在支撐底座(2)上方焊接固定密封艙體(1)，密封艙體(1)內(nèi)形成主艙室(1-2)，在主艙室(1-2)的上方設(shè)有柔性加載艙(1-1)，在主艙室(1-2)的底面上并列安裝數(shù)個液壓油缸(7)，在主艙室(1-2)內(nèi)模型中植入數(shù)個土壓力盒(15)，每個土壓力盒(15)連接動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀(14)，在密封艙體(1)的前面固定前面板(3)，在密封艙體(1)設(shè)有周邊加強條(19)，在密封艙體(1)的前面豎向等距設(shè)兩個強度加強梁(18)，注液八通閥門(10)連接手動試壓泵(9)，在密封艙體(1)設(shè)平行的三個注氣八通閥門(11)，實現(xiàn)實驗裝置內(nèi)不同瓦斯壓力下的煤與瓦斯共采，在開采過程中對覆巖應(yīng)力場的應(yīng)力變化數(shù)據(jù)與覆巖滲透率變化數(shù)據(jù)進行測量。
文檔編號G01N33/22GK103076198SQ20131001372
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者梁冰, 蓋迪, 孫維吉, 王維華, 袁欣鵬, 丁學(xué)丞, 秦冰 申請人:遼寧工程技術(shù)大學(xué)