煤層瓦斯動力作用模擬系統的製作方法
2023-12-01 04:39:16 1
專利名稱：煤層瓦斯動力作用模擬系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種煤層瓦斯動力作用物理模擬試驗設備。
背景技術：
由於煤中瓦斯的物質組成和賦存條件的複雜性，煤體中的瓦斯的吸附、解吸、 擴散、滲流和突出的過程是一個非常複雜的過程，伴隨著聲、光、電、熱、磁等 效應；分析和利用這些效應產生的機理，探討與解決瓦斯動力作用的防治技術問 題。
目前為止，對於含瓦斯煤體的固-氣耦合介質分離方法的研究還不多，關於 煤與瓦斯動力作用的模擬實驗研究成果還很少。在這種情況下，研究含瓦斯煤體 的固-氣耦合介質分離方法並研製相應的實驗設備，顯得尤為重要。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種煤層瓦斯動力作用模擬系統，通過建立實驗系 統，可以模擬煤層樣品的壓實、煤層瓦斯氣運移、煤與瓦斯突出以及不同壓力條 件下的煤的微觀結構變化，為礦井瓦斯災害防治以及勘探開發工藝研究等提供實 驗研究技術。
本實用新型的技術方案如下
煤層瓦斯動力作用模擬系統，包括有注氣系統、裝樣系統、壓實系統和信息 採集系統，其特徵在於所述的裝樣系統，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；所述的液壓柱塞內有液壓油腔， 液壓柱塞中間有貫穿柱塞的進氣管，所述的進氣管穿過另一端蓋；所述的注氣系 統由高壓氣瓶、調壓閥、管閥件等組成，向進氣管提供瓦斯氣體；所述的壓實系 統包括有液壓泵站，向液壓柱塞內的液壓油腔注油，提供油壓；所述的裝樣、壓 實、注氣過程的數據採集由信息採集系統控制。
所述的裝樣系統，其特徵在於所述的卸氣閥門的結構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杆及卡座，所述的壓杆中間安裝有螺栓，所述的螺栓頂在所述的前端蓋上，卡座端部有卡鉤卡在壓杆端部，所述的卡座上 連接有觸發拉繩。
本實用新型系統的操作流程
1、 打開缸體端蓋裝樣。裝樣的過程中，根據設計位置依次放入煤巖壓力傳感器， 裝樣程序結束後，安裝前端蓋。
2、 使用液壓泵給缸體的液壓活塞內液壓油缸提供高壓液體，推動液壓活塞，對 煤樣品進行壓實。
3、 打開缸體上的溫度、氣壓和電磁的測量孔，用電鑽對壓實後的煤樣鑽孔，安 裝傳感器。
4、 使用高壓氣瓶通過進氣管向缸體高壓煤樣內注氣，通過流量計測量注氣量。 至此，完成了含瓦斯煤體天然狀態的模擬。
5、 根據實驗內容的不同， 一是打開排氣閥門，使瓦斯氣體流經流量計，觀測氣 體排出量與速度，以及瓦斯運移過程中伴生的物理現象； 一是快速開啟大口 徑端蓋，觀測煤與瓦斯突出動力特徵及物理效應。
6、 從實驗開始到實驗結束，計算機內軟體同步運行，通過RS232串口通信對實 驗數據進行動態採集和顯示。
本實用新型模擬系統可以再現煤層瓦斯運移和突出的過程，再現煤巖應力集 中和應力釋放的過程，以及其它相關的物理效應實驗研究。
圖1為本實用新型系統工作原理框圖。 圖2為本實用新型缸體結構示意圖。
具體實施方式
煤層瓦斯動力作用模擬系統，包括有注氣系統、裝樣系統、壓實系統和信息 採集系統。裝樣系統包括有缸體l，缸體l為耐腐蝕、耐高壓材料製作，為降低 加工難度，提高工藝性，缸體l設計分為兩節，內壁拉毛，以防串流，其中一節 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 機構，液壓缸端蓋5外有密封調節機構，以便由於密封機構磨損後可通過壓緊密 封圈保證密封，密封結構和液壓柱塞4可以拆卸。快開式卸氣閥門分別為不同的口徑。
液壓柱塞4內有液壓油腔6，液壓柱塞4中間有貫穿柱塞的進氣管7，進氣 管7穿過液壓缸端蓋5。
缸體1設置有測量孔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l安裝於支架上，可通過蝸輪蝸杆機構實現180度手動翻轉、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。
注氣系統由高壓氣瓶、調壓閥、管閥件等組成，向進氣管提供瓦斯氣體。
壓實系統包括有液壓泵站，向液壓柱塞內的液壓油腔6注油，提供油壓，壓 實煤層。
所述的裝樣、壓實、注氣過程的數據採集由信息採集系統控制。 傳感器及儀表電路
裝樣缸體上安裝氣體壓力表、缸內壓力傳感器、溫度傳感器、電磁傳感器， 測量注入缸體氣體量的流量傳感器，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，液壓系統配套的壓力表。
主要技術參數
(1) 最高工作壓力擠壓20Mpa，氣體壓力2.5Mpa。
(2) 模型管4)270X1200 ，壓實後的有效長度^800mm。 本系統可模擬天然狀態含瓦斯煤體動力現象及相關物理效應，為礦井瓦斯動
力災害預測與防治以及勘探開發工藝設計提供實驗研究條件。
權利要求1、煤層瓦斯動力作用模擬系統，包括有注氣系統、裝樣系統、壓實系統和信息採集系統，其特徵在於所述的裝樣系統，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；所述的液壓柱塞內有液壓油腔，液壓柱塞中間有貫穿柱塞的進氣管，所述的進氣管穿過另一端蓋；所述的注氣系統由高壓氣瓶、調壓閥、管閥件等組成，向進氣管提供瓦斯氣體；所述的壓實系統包括有液壓泵站，向液壓柱塞內的液壓油腔注油，提供油壓；所述的裝樣、壓實、注氣過程的數據採集由信息採集系統控制。
2、 根據權利要求1所述的煤層瓦斯動力作用模擬系統，其特徵在於所述的卸氣 閥門的結構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杆 及卡座，所述的壓杆中間安裝有螺栓，所述的螺栓頂在所述的前端蓋上，卡 座端部有卡鉤卡在壓杆端部，所述的卡座上連接有觸發拉繩。
專利摘要本實用新型涉及煤層瓦斯動力作用模擬系統，包括有注氣系統、裝樣系統、壓實系統和信息採集系統，所述裝樣系統，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；所述液壓柱塞內有液壓油腔，液壓柱塞中間有貫穿柱塞的進氣管，所述進氣管穿過另一端蓋；所述注氣系統由高壓氣瓶、調壓閥、管閥件等組成，向進氣管提供瓦斯氣體；所述壓實系統包括有液壓泵站，向液壓柱塞內的液壓油腔注油，提供油壓；所述裝樣、壓實、注氣過程的數據採集由信息採集系統控制，本實用新型可以再現煤層瓦斯運移和突出的過程，再現煤巖應力集中和應力釋放的過程，及其它相關的物理效應實驗研究。
文檔編號G09B25/00GK201247546SQ20082004150
公開日2009年5月27日 申請日期2008年7月25日 優先權日2008年7月25日
發明者嚴家平, 劉寶和, 劉開鵬, 李建樓, 焰 謝 申請人:安徽理工大學;揚州華寶石油儀器有限公司