一種采空區(qū)多孔介質(zhì)滲透率測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于煤礦采空區(qū)流場研究技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種采空區(qū)多孔介質(zhì)滲 透率測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 采空區(qū)是煤體開采后留下的空區(qū)，也是煤礦重大隱患的區(qū)域，除頂板冒落和水害 引發(fā)的安全問題之外，采空區(qū)存在的瓦斯及遺煤氧化自燃也是極大的安全隱患。長壁工作 面煤層開采后，采空區(qū)頂板煤巖冒落，形成多孔介質(zhì)有限空間，采空區(qū)存在一定量的浮煤解 析瓦斯及采空區(qū)四周散發(fā)瓦斯，越往采空區(qū)深部，瓦斯?jié)舛仍酱?。而滲透率是采空區(qū)多孔介 質(zhì)的一種物理性質(zhì)，是允許流體通過能力的度量，是采空區(qū)中氣體流動(dòng)最基本也是最重要 的參數(shù)之一。測量多孔介質(zhì)滲透率的方法很多，工作原理基于達(dá)西定律。但目前，針對測量 采空區(qū)多孔介質(zhì)滲透率的裝置及方法較少，大部分是關(guān)于巖忍及煤層滲透率的測量，而關(guān) 于采空區(qū)多孔介質(zhì)滲透率測試技術(shù)和方法的報(bào)道較少，采空區(qū)滲透率是研究采空區(qū)流場的 重要參數(shù)，因此，需發(fā)明一種能測量采空區(qū)多孔介質(zhì)滲透率的測量裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、實(shí)用性強(qiáng)的采空區(qū)多孔介 質(zhì)滲透率測量裝置。
[0004] 本實(shí)用新型的目的是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：該采空區(qū)多孔介質(zhì)滲透率測 量裝置，它包括前后依次連接并安裝于風(fēng)筒支架及底座上的前端穩(wěn)流筒、縮流筒、多孔介質(zhì) 填充筒、后端穩(wěn)流筒;所述前端穩(wěn)流筒的入口端安裝有變頻式風(fēng)機(jī);所述多孔介質(zhì)填充筒的 入口端面和出口端面分別設(shè)有前端多孔隔板和后端多孔隔板，多孔介質(zhì)填充筒的內(nèi)部填充 有多孔介質(zhì)，多孔介質(zhì)填充筒的入口上方設(shè)有前端壓力計(jì)，多孔介質(zhì)填充筒的出口上方設(shè) 有后端壓力計(jì)和氣體流量計(jì);所述前端壓力計(jì)、后端壓力計(jì)、氣體流量計(jì)、變頻式風(fēng)機(jī)與控 制及顯示系統(tǒng)有線連接。
[0005] 具體地說，所述前端多孔隔板和后端多孔隔板為開孔率不低于60%、孔徑不大于 填料即多孔介質(zhì)最小粒徑的孔板。
[0006] 具體地說，所述前端穩(wěn)流筒、縮流筒、多孔介質(zhì)填充筒、后端穩(wěn)流筒均為圓筒狀，其 前后端采用法蘭連接。
[0007] 具體地說，所述控制及顯示系統(tǒng)包括顯示器、處理器及程序控制系統(tǒng)。
[000引本實(shí)用新型與其它試驗(yàn)及測量裝置相比，具有如下有益效果：
[0009] (1)能通過程序控制變頻式風(fēng)機(jī)的輸入頻率，實(shí)現(xiàn)靈活控制入口處壓力。
[0010] (2)采用的壓力計(jì)、氣體流量計(jì)通過電腦采集數(shù)據(jù)，使試驗(yàn)條件易于控制且試驗(yàn)數(shù) 據(jù)讀取方便、準(zhǔn)確。
[0011] (3)本實(shí)用新型測量裝置設(shè)計(jì)簡單合理、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便快捷。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[001引圖2為圖1中A-A剖面圖。
[0014] 圖3為圖1中B-B剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0016] 參見圖1、圖2、圖3,本實(shí)施例包括前后依次連接并安裝于風(fēng)筒支架及底座8上的前 端穩(wěn)流筒3、縮流筒4、多孔介質(zhì)填充筒7、后端穩(wěn)流筒12;前端穩(wěn)流筒3、縮流筒4、多孔介質(zhì)填 充筒7、后端穩(wěn)流筒12均為圓筒狀，其前后端采用法蘭連接，并用螺絲固定，圖3中，14為法蘭 邊、15為螺絲孔。前端穩(wěn)流筒3的入口端安裝有變頻式風(fēng)機(jī)1，變頻式風(fēng)機(jī)1的軸屯、與前端穩(wěn) 流筒3的圓屯、在一條線上;前端穩(wěn)流筒3可W穩(wěn)定入口風(fēng)流，W便于入口壓力的測量;縮流筒 4具有縮流增壓作用，當(dāng)所需試驗(yàn)壓力較大時(shí)，能明顯提高入口處壓力；后端穩(wěn)流筒12能夠 穩(wěn)定出口風(fēng)流，W便于出口壓力和氣體流量的測量。多孔介質(zhì)填充筒7的入口端面和出口端 面分別設(shè)有前端多孔隔板6和后端多孔隔板9,多孔介質(zhì)填充筒7的內(nèi)部填充有待測的多孔 介質(zhì)13,如圖2所示;前端多孔隔板6和后端多孔隔板9為開孔率不低于60%、孔徑不大于填 料即多孔介質(zhì)13最小粒徑的孔板，并且能夠拆卸。多孔介質(zhì)填充筒7長度為Im,直徑為 200mm，其長度可根據(jù)多孔介質(zhì)13的滲透性重新設(shè)計(jì)，后端穩(wěn)流筒12的尺寸設(shè)計(jì)與多孔介質(zhì) 填充筒7相同。多孔介質(zhì)填充筒7的入口上方設(shè)有前端壓力計(jì)5，用于測量入口壓力；多孔介 質(zhì)填充筒7的出口上方設(shè)有后端壓力計(jì)10和氣體流量計(jì)11，后端壓力計(jì)10用于測量出口壓 力，氣體流量計(jì)11用于測量出口氣體流量。前端壓力計(jì)5、后端壓力計(jì)10、氣體流量計(jì)11、變 頻式風(fēng)機(jī)1與控制及顯示系統(tǒng)2有線連接。控制及顯示系統(tǒng)2包括顯示器、處理器及程序控制 系統(tǒng)，并通過電腦程序控制變頻式風(fēng)機(jī)1的開閉及頻率，通過控制變頻式風(fēng)機(jī)1的頻率可獲 得不同的入口壓力;前端壓力計(jì)5、后端壓力計(jì)10和氣體流量計(jì)11所測得的數(shù)據(jù)能通過顯示 器顯示出來，并能獲得其連續(xù)實(shí)時(shí)的壓力及流量數(shù)據(jù)。
[0017] 本實(shí)用新型的多孔介質(zhì)滲透率的測量步驟具體如下：
[0018] (1)首先確定多孔介質(zhì)13的粒徑d，然后取下多孔介質(zhì)填充筒7,將待測多孔介質(zhì)13 填入其中，并保證多孔介質(zhì)填充筒7被完全填滿。
[0019] (2)安裝好多孔介質(zhì)填充筒7,利用電腦程序開啟變頻式風(fēng)機(jī)1，變頻式風(fēng)機(jī)1初始 頻率可設(shè)為25 %，待風(fēng)流穩(wěn)定后，開始記錄數(shù)據(jù)。
[0020] (3)依次調(diào)節(jié)變頻式風(fēng)機(jī)1的頻率為30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、 100%，并記錄下相應(yīng)數(shù)據(jù)，包括入口壓力Pi，出口壓力P2，出口氣體流量Qo。
[0021] (4)結(jié)束實(shí)驗(yàn)，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0022] (5)根據(jù)記錄下的各組數(shù)據(jù)，由W下公式進(jìn)行分析計(jì)算：
[0023] 流速公苗
[0024] 雷諾數(shù)計(jì)算公式：
[00巧]達(dá)西定律氣測滲透率公式：
[0026] 式中，V為氣體流速，m/s; Q日為氣體流量，m3/s ; A為多孔介質(zhì)填充筒7的橫截面積， m2;d為多孔介質(zhì)13的粒徑，m;u為空氣的運(yùn)動(dòng)粘度，mVs;K為多孔介質(zhì)滲透率，m2;P日為大氣 壓力，Pa;ii為空氣動(dòng)力粘度，Pa ? s;L為多孔介質(zhì)填充筒7的長度，m;Pi為入口壓力，Pa;P2為 出口壓力，Pa。
[0027] W上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用W限定本實(shí)用新型的專利范圍， 其它運(yùn)用本實(shí)用新型的專利精神的等效變化，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的專利范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采空區(qū)多孔介質(zhì)滲透率測量裝置，其特征在于：它包括前后依次連接并安裝于 風(fēng)筒支架及底座上的前端穩(wěn)流筒、縮流筒、多孔介質(zhì)填充筒、后端穩(wěn)流筒;所述前端穩(wěn)流筒 的入口端安裝有變頻式風(fēng)機(jī);所述多孔介質(zhì)填充筒的入口端面和出口端面分別設(shè)有前端多 孔隔板和后端多孔隔板，多孔介質(zhì)填充筒的內(nèi)部填充有多孔介質(zhì)，多孔介質(zhì)填充筒的入口 上方設(shè)有前端壓力計(jì)，多孔介質(zhì)填充筒的出口上方設(shè)有后端壓力計(jì)和氣體流量計(jì);所述前 端壓力計(jì)、后端壓力計(jì)、氣體流量計(jì)、變頻式風(fēng)機(jī)與控制及顯示系統(tǒng)有線連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述采空區(qū)多孔介質(zhì)滲透率測量裝置，其特征在于:所述前端多孔隔 板和后端多孔隔板為開孔率不低于60%、孔徑不大于填料即多孔介質(zhì)最小粒徑的孔板。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述采空區(qū)多孔介質(zhì)滲透率測量裝置，其特征在于：所述前端穩(wěn)流 筒、縮流筒、多孔介質(zhì)填充筒、后端穩(wěn)流筒均為圓筒狀，其前后端采用法蘭連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述采空區(qū)多孔介質(zhì)滲透率測量裝置，其特征在于:所述控制及顯示 系統(tǒng)包括顯示器、處理器及程序控制系統(tǒng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種采空區(qū)多孔介質(zhì)滲透率測量裝置。本實(shí)用新型包括前后依次連接并安裝于風(fēng)筒支架及底座上的前端穩(wěn)流筒、縮流筒、多孔介質(zhì)填充筒、后端穩(wěn)流筒；前端穩(wěn)流筒的入口端安裝有變頻式風(fēng)機(jī)；多孔介質(zhì)填充筒的入口端面和出口端面分別設(shè)有前端多孔隔板和后端多孔隔板，多孔介質(zhì)填充筒的內(nèi)部填充有多孔介質(zhì)，多孔介質(zhì)填充筒的入口上方設(shè)有前端壓力計(jì)，多孔介質(zhì)填充筒的出口上方設(shè)有后端壓力計(jì)和氣體流量計(jì)；前端壓力計(jì)、后端壓力計(jì)、氣體流量計(jì)、變頻式風(fēng)機(jī)與控制及顯示系統(tǒng)有線連接。本實(shí)用新型能有效測量采空區(qū)中多孔介質(zhì)的滲透率，設(shè)計(jì)簡單適用、結(jié)構(gòu)緊湊，測量方法操作簡便快捷。
【IPC分類】G01N15/08
【公開號】CN205374254
【申請?zhí)枴緾N201620140810
【發(fā)明人】羅聰亮, 王海橋, 陳世強(qiáng), 彭熒
【申請人】湖南科技大學(xué)
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年2月25日