專(zhuān)利名稱(chēng)：固氣耦合物理模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及相似材料的物理模擬實(shí)驗(yàn)，具體是一種實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行礦山壓力及瓦斯運(yùn)移的固氣耦合物理模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。適用于各大煤炭院校、礦山開(kāi)采行業(yè)科研院所需要的模擬實(shí)驗(yàn)。
背景技術(shù)：
物理模擬實(shí)驗(yàn)是研究礦山壓力、瓦斯運(yùn)移的一種有效手段，是基于相似理論、因次分析法，選用脆性相似材料制作模型的實(shí)驗(yàn)室研究方法，廣泛應(yīng)用于水利、采礦、地質(zhì)等部門(mén)。目前，采礦行業(yè)大多數(shù)的物理模擬實(shí)驗(yàn)主要涉及采場(chǎng)、井巷等巖體力學(xué)研究范疇，均是研究具有脆性多結(jié)構(gòu)特性的巖體受力后產(chǎn)生彈塑性變形、位移、破碎以及巖塊的垮落、壓實(shí)等現(xiàn)象的。對(duì)于固流耦合作用的研究也主要集中在液體方面，如保水開(kāi)采等。對(duì)于固氣耦合作用研究的則比較少，應(yīng)用于這方面的物理模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)也比較少。
發(fā)明內(nèi)容為了解決采動(dòng)影響下采場(chǎng)上覆巖層滲透性隨裂隙發(fā)育的變化過(guò)程，以及礦山壓力與瓦斯壓力相互耦合作用等問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種固氣耦合物理模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種固氣耦合物理模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括充氣系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)箱體(1)、開(kāi)采裝置(10)和測(cè)試系統(tǒng)，充氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)O)、平衡閥
(6)、導(dǎo)氣管(17)、充氣罐(5)和壓力表(4)，箱體(1)內(nèi)設(shè)有模擬巖層(8)、開(kāi)采裝置(10) 和壓力傳感器(9)，空氣壓縮機(jī)( 經(jīng)過(guò)充氣罐( 連接箱體(1)，充氣罐( 上設(shè)有壓力表G)，連接管路(15)上設(shè)有平衡閥(6)和截止閥(3)，箱體⑴進(jìn)出氣口兩端設(shè)有導(dǎo)氣管 (17)，箱體(1)底部設(shè)有開(kāi)采裝置(10)，開(kāi)采裝置(10)包括鐵盒(12)、枕木(1 和螺桿 (14)，鐵盒(1 內(nèi)設(shè)有枕木(1 ，枕木內(nèi)(1 內(nèi)設(shè)有螺桿(14)，測(cè)試系統(tǒng)包括皂泡流量計(jì)
(7)、電阻應(yīng)變儀及其配套檢測(cè)裝置，實(shí)驗(yàn)箱體(1)出口設(shè)有皂泡流量計(jì)(7)。箱體(1)框架由鋼材料焊接而成，箱體(1)頂端開(kāi)口，前后端板(11)及頂蓋均可拆卸，前端板和后端板均設(shè)有充氣和出氣布孔(16)。本實(shí)用新型可人為控制和改變實(shí)驗(yàn)條件，從而可確定單因素或多因素對(duì)礦山壓力、瓦斯運(yùn)移的影響規(guī)律，實(shí)驗(yàn)效果清楚直觀(guān)，實(shí)驗(yàn)周期短、見(jiàn)效快。其開(kāi)采裝置簡(jiǎn)單、實(shí)用， 解決了現(xiàn)有模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)由于開(kāi)采引起的氣密性問(wèn)題。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為開(kāi)采裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為前后端板布孔示意圖。
具體實(shí)施方式
[0010]如圖1-3所示，固氣耦合物理模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括充氣系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)箱體1、開(kāi)采裝置10 和測(cè)試系統(tǒng)。充氣系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)2、平衡閥6、導(dǎo)氣管17、充氣罐5和壓力表4組成；實(shí)驗(yàn)箱體1框架由鋼材料焊制而成，尺寸為1600 X 1250 X 200mm。頂部開(kāi)口，前后端板11及頂蓋均可拆卸，前端板為厚25mm有機(jī)玻璃板，后端板由三塊鐵板組合而成。前端板與后端板均有充氣和出氣布孔16。箱體1內(nèi)設(shè)有模擬巖層8、開(kāi)采裝置10和壓力傳感器9，空氣壓縮機(jī)2經(jīng)過(guò)充氣罐5連接箱體1，充氣罐5上設(shè)有壓力表4，連接管路15上設(shè)有平衡閥6 和截止閥3，箱體1進(jìn)出氣口兩端設(shè)有導(dǎo)氣管17，箱體1底部設(shè)有開(kāi)采裝置10，開(kāi)采裝置10 包括鐵盒12、枕木13和螺桿14，枕木13置于鐵盒12底部，枕木13內(nèi)設(shè)有螺桿14，鐵盒12 尺寸為200 X 40 X 70mm，每次開(kāi)采距離固定為40mm，采高根據(jù)需要可以調(diào)節(jié)；測(cè)試系統(tǒng)包括皂泡流量計(jì)7、電阻應(yīng)變儀及其配套檢測(cè)裝置，實(shí)驗(yàn)箱體1出口設(shè)有皂泡流量計(jì)7。本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下在實(shí)驗(yàn)箱體1中鋪設(shè)模型。預(yù)先將開(kāi)采裝置10安裝在實(shí)驗(yàn)箱體1底部。具體為，將枕木13置于鐵盒12內(nèi)放入實(shí)驗(yàn)箱體1內(nèi)部，按照開(kāi)采裝置 10走向距離排放若干個(gè)。從實(shí)驗(yàn)箱體1底部鉆孔將螺桿14由外至內(nèi)擰入并撐起鐵盒12， 撐起高度視采高而定；按需要的配比鋪設(shè)模擬巖層8，期間，可將壓力傳感器9鋪設(shè)在需要的位置，數(shù)據(jù)線(xiàn)可通過(guò)箱體后端板出氣孔16引出；前端有機(jī)玻璃板充氣布孔16與后端板布孔16完全對(duì)稱(chēng)如圖3所示，所有布孔通過(guò)導(dǎo)氣管17與管路連接，未連接管路的用橡膠塞密封；模型鋪設(shè)完成后，按照?qǐng)D1連接管路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。選擇開(kāi)切眼位置，將螺桿14依次擰出。 打開(kāi)截止閥3給模型充氣，根據(jù)需要選擇一路或多路充氣，記錄壓力表4、流量計(jì)7、壓力傳感器9數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種固氣耦合物理模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于包括充氣系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)箱體(1)、開(kāi)采裝置(10)和測(cè)試系統(tǒng)，充氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)(2)、平衡閥(6)、導(dǎo)氣管(17)、充氣罐(5)和壓力表，箱體(1)內(nèi)設(shè)有模擬巖層(8)、開(kāi)采裝置(10)和壓力傳感器(9)，空氣壓縮機(jī) (2)經(jīng)過(guò)充氣罐( 連接箱體(1)，充氣罐( 上設(shè)有壓力表G)，連接管路(1 上設(shè)有平衡閥(6)和截止閥(3)，箱體⑴進(jìn)出氣口兩端設(shè)有導(dǎo)氣管(17)，箱體⑴底部設(shè)有開(kāi)采裝置(10)，開(kāi)采裝置(10)包括鐵盒(12)、枕木(13)和螺桿(14)，鐵盒(12)內(nèi)設(shè)有枕木(13)， 枕木內(nèi)(1 內(nèi)設(shè)有螺桿(14)，測(cè)試系統(tǒng)包括皂泡流量計(jì)(7)、電阻應(yīng)變儀及其配套檢測(cè)裝置，實(shí)驗(yàn)箱體(1)出口設(shè)有皂泡流量計(jì)(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的固氣耦合物理模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于箱體(1)框架由鋼材料焊接而成，箱體(1)頂端開(kāi)口，前后端板(11)及頂蓋均可拆卸，前端板和后端板均設(shè)有充氣和出氣布孔(16)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種相似材料的固氣耦合物理模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括充氣系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)箱體、開(kāi)采裝置和測(cè)試系統(tǒng)。充氣系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、平衡閥、導(dǎo)氣管、充氣罐和壓力表組成。實(shí)驗(yàn)箱體頂部開(kāi)口，前后端板及頂蓋均可拆卸。開(kāi)采裝置由鐵盒、枕木和螺桿組成。測(cè)試系統(tǒng)包括皂泡流量計(jì)、電阻應(yīng)變儀及其配套檢測(cè)裝置。本實(shí)用新型可人為控制和改變實(shí)驗(yàn)條件，從而可確定單因素或多因素對(duì)礦山壓力、瓦斯運(yùn)移的影響規(guī)律，實(shí)驗(yàn)效果清楚直觀(guān)，實(shí)驗(yàn)周期短、見(jiàn)效快。其開(kāi)采裝置筒單、實(shí)用，解決了現(xiàn)有模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)由于開(kāi)采引起的氣密性問(wèn)題。
文檔編號(hào)G09B25/06GK202025479SQ201120074258
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者丁洋, 張?zhí)燔? 張少龍, 成連華, 李樹(shù)剛, 李莉, 林海飛, 潘宏宇, 王紅勝, 王銳, 肖鵬, 許滿(mǎn)貴, 趙鵬翔, 陳曉坤, 黃金星 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)