專利名稱：煤層瓦斯動力作用模擬系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種煤層瓦斯動力作用物理模擬試驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
由于煤中瓦斯的物質(zhì)組成和賦存條件的復(fù)雜性，煤體中的瓦斯的吸附、解吸、 擴(kuò)散、滲流和突出的過程是一個非常復(fù)雜的過程，伴隨著聲、光、電、熱、磁等 效應(yīng)；分析和利用這些效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理，探討與解決瓦斯動力作用的防治技術(shù)問 題。
目前為止，對于含瓦斯煤體的固-氣耦合介質(zhì)分離方法的研究還不多，關(guān)于 煤與瓦斯動力作用的模擬實(shí)驗(yàn)研究成果還很少。在這種情況下，研究含瓦斯煤體 的固-氣耦合介質(zhì)分離方法并研制相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，顯得尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明的目的是提供一種煤層瓦斯動力作用模擬系統(tǒng)，通過建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)， 可以模擬煤層樣品的壓實(shí)、煤層瓦斯氣運(yùn)移、煤與瓦斯突出以及不同壓力條件下 的煤的微觀結(jié)構(gòu)變化，為礦井瓦斯災(zāi)害防治以及勘探開發(fā)工藝研究等提供實(shí)驗(yàn)研 究技術(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
煤層瓦斯動力作用模擬系統(tǒng)，包括有注氣系統(tǒng)、裝樣系統(tǒng)、壓實(shí)系統(tǒng)和信息 采集系統(tǒng)，其特征在于所述的裝樣系統(tǒng)，包括有布置多種信息傳感器的高壓缸體 一端安裝有卸氣閥門，另一端為密封加壓柱塞；所述的液壓柱塞內(nèi)有液壓油腔， 液壓柱塞中間有貫穿柱塞的進(jìn)氣管，所述的進(jìn)氣管穿過另一端蓋；所述的注氣系 統(tǒng)由高壓氣瓶、調(diào)壓閥、管閥件等組成，向進(jìn)氣管提供瓦斯氣體；所述的壓實(shí)系 統(tǒng)包括有液壓泵站，向液壓柱塞內(nèi)的液壓油腔注油，提供油壓；所述的裝樣、壓 實(shí)、注氣過程的數(shù)據(jù)采集由信息采集系統(tǒng)控制。
所述的裝樣系統(tǒng)，其特征在于所述的卸氣閥門的結(jié)構(gòu)為排放口上安裝有前 端蓋，所述的前端蓋通過支座鉸接有壓桿及卡座，所述的壓桿中間安裝有螺栓，所述的螺栓頂在所述的前端蓋上，卡座端部有卡鉤卡在壓桿端部，所述的卡座上 連接有觸發(fā)拉繩。
本發(fā)明系統(tǒng)的操作流程
1、 打開缸體端蓋裝樣。裝樣的過程中，根據(jù)設(shè)計位置依次放入煤巖壓力傳感器， 裝樣程序結(jié)束后，安裝前端蓋。
2、 使用液壓泵給缸體的液壓活塞內(nèi)液壓油缸提供高壓液體，推動液壓活塞，對 煤樣品進(jìn)行壓實(shí)。
3、 打開缸體上的溫度、氣壓和電磁的測量孔，用電鉆對壓實(shí)后的煤樣鉆孔，安 裝傳感器。
4、 使用高壓氣瓶通過進(jìn)氣管向缸體高壓煤樣內(nèi)注氣，通過流量計測量注氣量。
至此，完成了含瓦斯煤體天然狀態(tài)的模擬。
5、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不同， 一是打開排氣閥門，使瓦斯氣體流經(jīng)流量計，觀測氣 體排出量與速度，以及瓦斯運(yùn)移過程中伴生的物理現(xiàn)象； 一是快速開啟大口 徑端蓋，觀測煤與瓦斯突出動力特征及物理效應(yīng)。
6、 從實(shí)驗(yàn)開始到實(shí)驗(yàn)結(jié)束，計算機(jī)內(nèi)軟件同步運(yùn)行，通過RS232串口通信對實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)采集和顯示。
本發(fā)明模擬系統(tǒng)可以再現(xiàn)煤層瓦斯運(yùn)移和突出的過程，再現(xiàn)煤巖應(yīng)力集中和 應(yīng)力釋放的過程，以及其它相關(guān)的物理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)工作原理框圖。
圖2為本發(fā)明缸體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
煤層瓦斯動力作用模擬系統(tǒng)，包括有注氣系統(tǒng)、裝樣系統(tǒng)、壓實(shí)系統(tǒng)和信息 采集系統(tǒng)。裝樣系統(tǒng)包括有缸體l，缸體l為耐腐蝕、耐高壓材料制作，為降低 加工難度，提高工藝性，缸體l設(shè)計分為兩節(jié)，內(nèi)壁拉毛，以防串流，其中一節(jié) 安裝排放端蓋2，排放端蓋2上有排放口，排放端蓋上安裝快開式卸氣閥門3， 另一節(jié)裝有液壓柱塞4、液壓缸端蓋5，液壓柱塞4、液壓缸端蓋5之間有密封 機(jī)構(gòu)，液壓缸端蓋5外有密封調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以便由于密封機(jī)構(gòu)磨損后可通過壓緊密 封圈保證密封，密封結(jié)構(gòu)和液壓柱塞4可以拆卸?？扉_式卸氣閥門分別為不同的口徑。
液壓柱塞4內(nèi)有液壓油腔6，液壓柱塞4中間有貫穿柱塞的進(jìn)氣管7，進(jìn)氣 管7穿過液壓缸端蓋5。
缸體1設(shè)置有測量孔8，為4排測量孔，分別為多個氣壓測量孔、煤巖壓力 信號引出孔、溫度信號引出孔和電磁信號引出孔，每個信號引出口可拆且密封。
缸體1安裝于支架上，可通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)180度手動翻轉(zhuǎn)、傾角、定 位。傾角可示值，鎖緊定位。支架通過地腳螺絲固定到地面上。
注氣系統(tǒng)由高壓氣瓶、調(diào)壓閥、管閥件等組成，向進(jìn)氣管提供瓦斯氣體。
壓實(shí)系統(tǒng)包括有液壓泵站，向液壓柱塞內(nèi)的液壓油腔6注油，提供油壓，壓 實(shí)煤層。
所述的裝樣、壓實(shí)、注氣過程的數(shù)據(jù)采集由信息采集系統(tǒng)控制。 傳感器及儀表電路
裝樣缸體上安裝氣體壓力表、缸內(nèi)壓力傳感器、溫度傳感器、電磁傳感器， 測量注入缸體氣,量的流量傳感器，測量缸體卸放氣體的流量傳感器，高壓氣鋼 瓶配套的壓力表，液壓系統(tǒng)配套的壓力表。
主要技術(shù)參數(shù)
(1) 最高工作壓力擠壓20Mpa，氣體壓力2.5Mpa。
(2) 模型管4)270X1200 ，壓實(shí)后的有效長度》800mm。
.本系統(tǒng)可模擬天然狀態(tài)含瓦斯煤體動力現(xiàn)象及相關(guān)物理效應(yīng)，為礦井瓦斯動 力災(zāi)害預(yù)測與防治以及勘探開發(fā)工藝設(shè)計提供實(shí)驗(yàn)研究條件。
權(quán)利要求
1、煤層瓦斯動力作用模擬系統(tǒng)，包括有注氣系統(tǒng)、裝樣系統(tǒng)、壓實(shí)系統(tǒng)和信息采集系統(tǒng)，其特征在于所述的裝樣系統(tǒng)，包括有布置多種信息傳感器的高壓缸體一端安裝有卸氣閥門，另一端為密封加壓柱塞；所述的液壓柱塞內(nèi)有液壓油腔，液壓柱塞中間有貫穿柱塞的進(jìn)氣管，所述的進(jìn)氣管穿過另一端蓋；所述的注氣系統(tǒng)由高壓氣瓶、調(diào)壓閥、管閥件等組成，向進(jìn)氣管提供瓦斯氣體；所述的壓實(shí)系統(tǒng)包括有液壓泵站，向液壓柱塞內(nèi)的液壓油腔注油，提供油壓；所述的裝樣、壓實(shí)、注氣過程的數(shù)據(jù)采集由信息采集系統(tǒng)控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝樣系統(tǒng)，其特征在于所述的卸氣閥門的結(jié)構(gòu)為排 放口上安裝有前端蓋，所述的前端蓋通過支座鉸接有壓桿及卡座，所述的壓 桿中間安裝有螺栓，所述的螺栓頂在所述的前端蓋上，卡座端部有卡鉤卡在 壓桿端部，所述的卡座上連接有觸發(fā)拉繩。
全文摘要
本發(fā)明涉及煤層瓦斯動力作用模擬系統(tǒng)，包括有注氣系統(tǒng)、裝樣系統(tǒng)、壓實(shí)系統(tǒng)和信息采集系統(tǒng)，所述裝樣系統(tǒng)，包括有布置多種信息傳感器的高壓缸體一端安裝有卸氣閥門，另一端為密封加壓柱塞；所述液壓柱塞內(nèi)有液壓油腔，液壓柱塞中間有貫穿柱塞的進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管穿過另一端蓋；所述注氣系統(tǒng)由高壓氣瓶、調(diào)壓閥、管閥件等組成，向進(jìn)氣管提供瓦斯氣體；所述壓實(shí)系統(tǒng)包括有液壓泵站，向液壓柱塞內(nèi)的液壓油腔注油，提供油壓；所述裝樣、壓實(shí)、注氣過程的數(shù)據(jù)采集由信息采集系統(tǒng)控制，本發(fā)明可以再現(xiàn)煤層瓦斯運(yùn)移和突出的過程，再現(xiàn)煤巖應(yīng)力集中和應(yīng)力釋放的過程，及其它相關(guān)的物理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究。
文檔編號G09B25/00GK101409024SQ20081002114
公開日2009年4月15日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者嚴(yán)家平, 劉寶和, 劉開鵬, 李建樓, 焰 謝 申請人:安徽理工大學(xué);揚(yáng)州華寶石油儀器有限公司