注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺，本發(fā)明以現(xiàn)場注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)為依托，建立了一套注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺。本發(fā)明可人為的控制和改變實驗條件，從而可研究不同種類注入氣體、注氣壓力、注氣流量對注氣驅(qū)替瓦斯效果的影響，實驗可模擬現(xiàn)場注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)，改變模擬的溫度，濕度，為現(xiàn)場注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)的應(yīng)用提供一定的參考，同時可以用于檢測多種氣體不同比例同時注入對注氣驅(qū)替瓦斯效果的影響。
【專利說明】注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及瓦斯抽采領(lǐng)域，具體涉及一種注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺。

【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界上最大的產(chǎn)煤國，也是發(fā)生災(zāi)害事故最嚴重的國家，瓦斯抽采是防治煤礦瓦斯災(zāi)害的根本措施，由于我國煤層瓦斯賦存具有“三高三低”的特征，使得煤層瓦斯采前預抽效果不甚理想，為此采取強化措施進行抽采尤為必要。目前國內(nèi)外強化抽采措施主要有水力壓裂、水力割裂、深孔預裂爆破等，但其工藝較為復雜，成本較高。注氣驅(qū)替抽采瓦斯操作簡單、成本較低。經(jīng)過國內(nèi)外學者的努力，注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)機理的研究取得了不少成果，但對不同因素條件下注氣驅(qū)替效果及其可靠性，如不同種類注入氣體、注氣流量、注氣壓力及其誘發(fā)煤與瓦斯突出，還需進一步研究。然而對該技術(shù)的研究，現(xiàn)場試驗方面難以實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，實驗室實驗缺乏相關(guān)的實驗臺。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺，用于研究不同種類注入氣體、注氣壓力、注氣流量等因素對注氣驅(qū)替瓦斯效果的影響。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺，包括加載裝置、脫氣裝置、吸附裝置、注氣裝置、抽采裝置、數(shù)據(jù)采集裝置，所述加載裝置包括箱體、加載壓頭、液壓缸、油路、控制閥、液壓泵站和膠囊封孔器，所述箱體外包裹有加熱層和真空保溫層，所述真空保溫層上設(shè)有球閥，所述箱體內(nèi)設(shè)有蒸汽噴頭，所述蒸汽噴頭通過水管連接有蒸汽發(fā)生裝置，所述箱體中還設(shè)有溫度傳感器和濕度傳感器，所述箱體內(nèi)設(shè)有型煤，所述型煤上設(shè)有加載壓頭，所述加載壓頭上設(shè)有液壓缸，所述液壓缸通過控制閥和油路連接液壓泵站，所述型煤中設(shè)有鉆孔，所述鉆孔通過膠囊封孔器封孔，所述膠囊封孔器與箱體之間進行密封，所述膠囊封孔器連接有抽采裝置和注氣裝置，所述脫氣裝置包括由真空泵、氣體控制閥、真空度計和箱體接頭，所述真空泵、氣體控制閥、真空度計依次連接然后與箱體接頭連接，所述吸附裝置包括壓力表、氣體控制閥、高壓氣瓶、箱體接頭、箱體和卸壓閥，所述高壓氣瓶、氣體控制閥、壓力表依次連接，然后與箱體接頭連接，箱體上設(shè)有卸壓，所述注氣裝置包括氣瓶、氣體控制閥、壓力表、導氣管、增壓泵、流量傳感器、閥門和膠囊封孔器，所述膠囊封孔器依次連接閥門、流量傳感器、氣體控制閥、壓力表、增壓泵、導氣管、氣瓶，所述增壓泵一端通過導氣管連接有總氣管，所述總氣管通過橫管連接有若干支管，所述支管上均設(shè)有與所述氣瓶連接的螺紋連接口，所述支管上設(shè)有氣體控制閥，所述氣體控制閥位于所述支管與所述螺紋連接口之間，所述抽采裝置由抽采泵、導氣管、真空度計、氣體控制閥、流量傳感器、閥門和膠囊封孔器，所述膠囊封孔器依次連接閥門、流量傳感器、氣體控制閥、真空度計、導氣管、抽采泵，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括流量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和計算機，所述流量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器連接計算機。
[0005]其中，所述加熱層中設(shè)有加熱絲，所述加熱絲通過電源線與所述計算機相連。
[0006]其中，還包括一供電裝置，所述供電裝置包括蓄電池、電池盒和若干供電口，所述電池盒上設(shè)有太陽能接收板，所述太陽能接收板外包裹有防爆玻璃外殼，所述太陽能接收板通過電源線與所述蓄電池相連，所述蓄電池通過電源線與所述若干供電口相連，所述若干供電口位于所述電池盒的外壁上。
[0007]其中，所述箱體接頭位于所述箱體上。
[0008]其中，所述支管上設(shè)有壓力表。
[0009]其中，所述水管上設(shè)有閥門，所述閥門為電磁閥，所述電池閥上設(shè)有感應(yīng)開關(guān)，所述感應(yīng)開關(guān)通過無線連接有遙控器。
[0010]其中，所述蒸汽發(fā)生裝置上設(shè)有開關(guān)，所述開關(guān)通過導線與所述計算機(28)相連本發(fā)明具有以下有益效果:
以現(xiàn)場注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)為依托，建立了一套注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺。本發(fā)明可人為的控制和改變實驗條件，從而可研究不同種類注入氣體、注氣壓力、注氣流量對注氣驅(qū)替瓦斯效果的影響，實驗可模擬現(xiàn)場注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)，改變模擬的溫度，濕度，為現(xiàn)場注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)的應(yīng)用提供一定的參考，同時可以用于檢測多種氣體不同比例同時注入對注氣驅(qū)替瓦斯效果的影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實施例注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為圖1中加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]如圖1-2所示，本發(fā)明實施例提供了注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺，包括加載裝置、脫氣裝置、吸附裝置、注氣裝置、抽采裝置、數(shù)據(jù)采集裝置，所述加載裝置包括箱體13、加載壓頭11、液壓缸16、油路20、控制閥21、液壓泵站22和膠囊封孔器7，所述箱體12外包裹有加熱層12和真空保溫層27，所述真空保溫層27上設(shè)有球閥29，所述箱體12內(nèi)設(shè)有蒸汽噴頭14，所述蒸汽噴頭14通過水管連接有蒸汽發(fā)生裝置15，所述箱體12中還設(shè)有溫度傳感器18和濕度傳感器19，所述箱體13內(nèi)設(shè)有型煤10，所述型煤10上設(shè)有加載壓頭11，所述加載壓頭11上設(shè)有液壓缸16，所述液壓缸16通過控制閥21和油路20連接液壓泵站22，所述型煤10中設(shè)有鉆孔，所述鉆孔通過膠囊封孔器7封孔，所述膠囊封孔器7與箱體13之間進行密封，所述膠囊封孔器7連接有抽采裝置和注氣裝置，所述脫氣裝置包括由真空泵26、氣體控制閥4、真空度計3和箱體接頭34，所述真空泵16、氣體控制閥4、真空度計3依次連接然后與箱體接頭34連接，所述吸附裝置包括壓力表8、氣體控制閥4、高壓氣瓶25、箱體接頭34、箱體13和卸壓閥9，所述高壓氣瓶11、氣體控制閥4、壓力表8依次連接，然后與箱體接頭34連接，箱體13上設(shè)有卸壓閥9，所述注氣裝置包括氣瓶24、氣體控制閥4、壓力表8、導氣管2、增壓泵23、流量傳感器5、閥門6和膠囊封孔器7，所述膠囊封孔器7依次連接閥門6、流量傳感器5、氣體控制閥4、壓力表8、增壓泵23、導氣管2、氣瓶24，所述增壓泵23 —端通過導氣管連接有總氣管33，所述總氣管33通過橫管30連接有若干支管31，所述支管31上均設(shè)有與所述氣瓶24連接的螺紋連接口 32，所述支管31上設(shè)有氣體控制閥4，所述氣體控制閥4位于所述支管31與所述螺紋連接口 32之間，所述抽采裝置由抽采泵1、導氣管2、真空度計3、氣體控制閥4、流量傳感器5、閥門6和膠囊封孔器7，，所述膠囊封孔器7依次連接閥門6、流量傳感器5、氣體控制閥4、真空度計3、導氣管2、抽采泵I，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括流量傳感器5、溫度傳感器18、濕度傳感器19和計算機28，所述流量傳感器5、溫度傳感器18、濕度傳感器19連接計算機28。
[0015]所述加熱層12中設(shè)有加熱絲，所述加熱絲通過電源線與所述計算機28相連。
[0016]還包括一供電裝置，所述供電裝置包括蓄電池、電池盒和若干供電口，所述電池盒上設(shè)有太陽能接收板，所述太陽能接收板外包裹有防爆玻璃外殼，所述太陽能接收板通過電源線與所述蓄電池相連，所述蓄電池通過電源線與所述若干供電口相連，所述若干供電口位于所述電池盒的外壁上。
[0017]所述箱體接頭34位于所述箱體13上。
[0018]所述支管31上設(shè)有壓力表8。
[0019]所述水管上設(shè)有閥門，所述閥門為電磁閥，所述電池閥上設(shè)有感應(yīng)開關(guān)，所述感應(yīng)開關(guān)通過無線連接有遙控器。
[0020]所述蒸汽發(fā)生裝置上設(shè)有開關(guān)，所述開關(guān)通過導線與所述計算機28相連
本具體實施:實驗前將制作好的型煤10放入箱體13內(nèi)，根據(jù)需要，通過蒸汽噴頭14和加熱層12調(diào)節(jié)箱體內(nèi)的溫度和濕度，通過溫度傳感器18、濕度傳感器19將檢測到的溫度和濕度傳遞到計算機28上，實現(xiàn)了對箱體13內(nèi)溫度與濕度的實時監(jiān)控，然后通過液壓泵站22控制液壓缸19對型煤10進行加載，達到所需壓力后，在型煤10中打鉆孔，利用膠囊封孔器7進行封孔，同時將膠囊封孔器7與箱體13之間進行密封，然后膠囊封孔器7連接抽采裝置，依次連接閥門6、流量傳感器5、氣體控制閥4、真空度計3、導氣管2、抽采泵1，膠囊封孔器7連接注氣裝置，依次連接閥門6、流量傳感器5、氣體控制閥4、壓力表8、增壓泵16、導氣管2、氣瓶17，最后將脫氣裝置中的真空泵12、氣體控制閥4、真空度計3依次連接之后與箱體接頭14相連，吸附裝置中的高壓氣瓶11、氣體控制閥4、壓力表8依次連接之后與箱體接頭14相連，之后打開真空泵12及相連的氣體控制閥4進行脫氣，待箱體內(nèi)氣體接近與真空時，脫氣完成后，打開高壓氣瓶11及相連的氣體控制閥4進行吸附，待吸附完成后，打開氣瓶17、氣體控制閥4、增壓泵16，待壓力達到所需壓力時，打開氣體控制閥4、閥門6進行注氣，同時打開抽采泵1、氣體控制閥4、閥門6抽采型煤10內(nèi)瓦斯，流量傳感器5將采集的數(shù)據(jù)傳入計算機15進行分析。從而研究不同種類注入氣體、注氣壓力、注氣流量對注氣驅(qū)替瓦斯效果的影響，為現(xiàn)場注氣驅(qū)替技術(shù)的應(yīng)用提供一定的參考，同時，可以通過螺紋連接口 32連接存放有不同氣體的氣瓶，通過流量傳感器和氣體控制閥4，調(diào)節(jié)不同氣體在混合氣體中的比例，從而研究多種氣體不同比例同時注入對注氣驅(qū)替瓦斯效果的影響。
[0021]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺，包括加載裝置、脫氣裝置、吸附裝置、注氣裝置、抽采裝置、數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述加載裝置包括箱體(13)、加載壓頭(11)、液壓缸(16)、油路(20)、控制閥(21)、液壓泵站(22)和膠囊封孔器(7)，所述箱體(12)外包裹有加熱層(12)和真空保溫層(27)，所述真空保溫層(27)上設(shè)有球閥(29)，所述箱體(12)內(nèi)設(shè)有蒸汽噴頭(14)，所述蒸汽噴頭(14)通過水管連接有蒸汽發(fā)生裝置(15)，所述箱體(12)中還設(shè)有溫度傳感器(18)和濕度傳感器(19)，所述箱體(13)內(nèi)設(shè)有型煤(10)，所述型煤(10)上設(shè)有加載壓頭(11)，所述加載壓頭(11)上設(shè)有液壓缸(16)，所述液壓缸(16)通過控制閥(21)和油路(20)連接液壓泵站(22)，所述型煤(10)中設(shè)有鉆孔，所述鉆孔通過膠囊封孔器(7 )封孔，所述膠囊封孔器(7 )與箱體(13 )之間進行密封，所述膠囊封孔器(7 )連接有抽采裝置和注氣裝置，所述脫氣裝置包括由真空泵(26)、氣體控制閥(4)、真空度計(3)和箱體接頭(34)，所述真空泵(16)、氣體控制閥(4)、真空度計(3)依次連接然后與箱體接頭(34)連接，所述吸附裝置包括壓力表(8)、氣體控制閥(4)、高壓氣瓶(25)、箱體接頭(34)、箱體(13)和卸壓閥(9)，所述高壓氣瓶(11)、氣體控制閥(4)、壓力表(8)依次連接，然后與箱體接頭(34)連接，箱體(13)上設(shè)有卸壓閥(9)，所述注氣裝置包括氣瓶(24)、氣體控制閥(4)、壓力表(8)、導氣管(2)、增壓泵(23)、流量傳感器(5)、閥門(6)和膠囊封孔器(7)，所述膠囊封孔器(7)依次連接閥門(6)、流量傳感器(5)、氣體控制閥(4)、壓力表(8)、增壓泵(23)、導氣管(2)、氣瓶(24)，所述增壓泵(23) —端通過導氣管連接有總氣管(33)，所述總氣管(33 )通過橫管(30 )連接有若干支管(31)，所述支管(31)上均設(shè)有與所述氣瓶(24)連接的螺紋連接口( 32 )，所述支管(31)上設(shè)有氣體控制閥(4)，所述氣體控制閥(4)位于所述支管(31)與所述螺紋連接口(32)之間，所述抽采裝置由抽采泵(I)、導氣管(2)、真空度計(3)、氣體控制閥(4)、流量傳感器(5)、閥門(6)和膠囊封孔器(7)，所述膠囊封孔器(7)依次連接閥門(6)、流量傳感器(5)、氣體控制閥(4)、真空度計(3)、導氣管(2)、抽采泵(1)，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括流量傳感器(5)、溫度傳感器(18)、濕度傳感器(19)和計算機(28)，所述流量傳感器(5)、溫度傳感器(18)、濕度傳感器(19)連接計算機(28)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺，其特征在于，所述加熱層(12)中設(shè)有加熱絲，所述加熱絲通過電源線與所述計算機(28)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺，其特征在于，還包括一供電裝置，所述供電裝置包括蓄電池、電池盒和若干供電口，所述電池盒上設(shè)有太陽能接收板，所述太陽能接收板外包裹有防爆玻璃外殼，所述太陽能接收板通過電源線與所述蓄電池相連，所述蓄電池通過電源線與所述若干供電口相連，所述若干供電口位于所述電池盒的外壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺，其特征在于，所述箱體接頭(34)位于所述箱體(13)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺，其特征在于，所述支管(31)上設(shè)有壓力表(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺，其特征在于，所述水管上設(shè)有閥門，所述閥門為電磁閥，所述電池閥上設(shè)有感應(yīng)開關(guān)，所述感應(yīng)開關(guān)通過無線連接有遙控器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注氣驅(qū)替煤層瓦斯物理相似模擬實驗臺，其特征在于，所述 蒸汽發(fā)生裝置上設(shè)有開關(guān)，所述開關(guān)通過導線與所述計算機(28)相連。
【文檔編號】E21F7/00GK104481581SQ201410846123
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】馬新足 申請人:馬新足