煤層氣開采物理模擬試驗用沖孔裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層氣開采物理模擬試驗用沖孔裝置，主要用于完成煤層氣開采物理模擬試驗的沖孔步驟。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，煤層中含有大量的煤層氣，又稱為瓦斯，它不僅是寶貴的資源，也是煤礦地下開采中煤與瓦斯突出潛能的重要組成部分。我國是煤炭資源大國，隨著煤炭工業(yè)的高速發(fā)展和規(guī)模驟增，瓦斯涌出量增大，因瓦斯突出、爆炸引起的煤礦事故迅速上升。同時，煤層氣又是一種優(yōu)質(zhì)、潔凈的燃料，如果得到合理的開發(fā)、回收和利用，不僅可以減少煤礦事故的發(fā)生，保障煤礦的正常生產(chǎn)，還可以解決我國能源緊缺的問題。但是，我國地質(zhì)條件復(fù)雜，煤巖滲透率低，滲透率恰恰是反應(yīng)煤巖中流體運移難易程度的標(biāo)志，同時，也是地層損害評價與天然氣開采設(shè)計的重要參數(shù)?，F(xiàn)有的提高煤層瓦斯抽采率的主要技術(shù)方案有:大直徑密集鉆孔、水力沖孔、水力壓裂架支撐劑技術(shù)、水力割縫等。其中水力沖孔主要是通過中高壓水沖出煤層中部分煤體和瓦斯，起到卸壓、增加煤層透氣性、降低煤體彈性勢能、降低煤體瓦斯和解吸速度、減小瓦斯膨脹能的效果。
[0003]現(xiàn)有對煤層氣開采的試驗研究主要是模擬研究假三軸條件下煤層滲透率隨著應(yīng)力、瓦斯壓力、溫度變化而變化的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上提出各種提高煤層滲透性的方法。雖然這些滲流模擬試驗在一定程度上說明了各種影響因素對煤層氣流動的影響作用，但鑒于煤層氣開采工作的復(fù)雜性，這些模擬狀態(tài)與現(xiàn)場實際情況相差較遠(yuǎn)，并不能全面地說明實際條件下的煤層氣抽采受到各因素的作用。因此本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于開發(fā)一種能夠在實驗室物理模擬煤層氣開采的試驗裝置，這其中對水力沖孔工藝的研究就需要設(shè)計一種便于沖孔的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的煤層氣開采物理模擬試驗用沖孔裝置。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種煤層氣開采物理模擬試驗用沖孔裝置，包括上端敞口的長條形筐狀底座，在所述底座的敞口內(nèi)沿其長度方向固定有至少一根光軸，在所述光軸上活套有安裝座，在所述安裝座與底座之間連接有第一驅(qū)動裝置，在第一驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，安裝座沿光軸移動；在所述安裝座的頂面上安裝有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的中心線與光軸的中心線平行，在轉(zhuǎn)軸內(nèi)開有通孔，在所述轉(zhuǎn)軸的一端連接有集水箱，并且轉(zhuǎn)軸內(nèi)的通孔與集水箱的內(nèi)腔相通，在所述轉(zhuǎn)軸的另一端連接有同軸的噴管，所述噴管的一端與轉(zhuǎn)軸相連，并且噴管的內(nèi)孔與轉(zhuǎn)軸內(nèi)的通孔連通，在所述噴管的另一端固定有噴嘴；在所述轉(zhuǎn)軸上還連接有第二驅(qū)動裝置，在第二驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，所述轉(zhuǎn)軸、噴管和噴嘴轉(zhuǎn)動。
[0006]采用上述結(jié)構(gòu)，通過在底座上安裝可以沿光軸移動的安裝座，在安裝座上安裝可以隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的噴管和噴嘴，從而提供了一種結(jié)構(gòu)簡單的便于在實驗室使用的煤層氣開采物理模擬試驗用沖孔裝置，使用中只需要將底座固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，使噴管伸入模擬實驗的煤層預(yù)埋孔內(nèi)，然后同時驅(qū)動安裝座移動和噴管轉(zhuǎn)動，就可以模擬沖孔操作，使用非常方便。
[0007]所述第一驅(qū)動裝置包括手柄、絲桿和螺母，所述絲桿安裝在底座的敞口內(nèi)，并且絲桿的中心線與光軸的中心線平行布置，所述絲桿遠(yuǎn)離噴管的一端伸出底座，并且在絲桿的該端安裝有手柄，在所述絲桿上套有螺母，所述螺母安裝在安裝座上，當(dāng)手柄轉(zhuǎn)動時，所述安裝座在絲桿和螺母的帶動下沿光軸移動。第一驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。
[0008]所述第二驅(qū)動裝置包括從動輪、主動輪、皮帶和電機，所述電機固定在安裝座頂面，并且電機的輸出軸中心線與轉(zhuǎn)軸的中心線平行，在電機的輸出軸上連接有同軸的主動輪，在轉(zhuǎn)軸中部固套有從動輪，在所述主動輪與從動輪上套有皮帶。第二驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)簡單，并且采用電機驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，可以通過控制電機的轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)軸和噴管的轉(zhuǎn)速。
[0009]作為優(yōu)選，所述噴嘴包括同軸的第一螺紋段、正方形桿狀第一連接段和第一錐形段，所述第一連接段的四個棱均設(shè)有圓形的第一倒角，并且每一第一倒角的中心軸均與噴管的中心軸位于同一直線上；所述第一連接段的一端向外延伸形成第一螺紋段，所述第一螺紋段伸入噴管的內(nèi)孔中并與噴管螺紋連接，所述第一連接段的另一端向外延伸并逐漸縮小形成第一錐形段，并且該第一錐形段的錐頂削平呈圓形；在所述噴嘴內(nèi)開有同軸的第一噴孔，所述第一噴孔的一端與噴管的內(nèi)孔連通，第一噴孔的另一端呈錐形伸入第一錐形段內(nèi)，在所述第一錐形段的中部開有三個均布的第二噴孔，所述第二噴孔的中心線與第一錐形段的中心軸傾斜布置，第二噴孔的一端與第一噴孔貫通，第二噴孔的另一端貫穿第一錐形段的錐面。噴嘴的結(jié)構(gòu)簡單，便于在煤層內(nèi)沖出更深的孔，正方形桿狀的第一連接段使噴嘴的安裝、拆卸都更加省力方便。
[0010]作為另一種優(yōu)選，所述噴嘴包括同軸的第二螺紋段、正方形桿狀第二連接段、噴孔段和第二錐形段，所述第二連接段的四個棱均設(shè)有圓形的第二倒角，并且每一第二倒角的中心軸均與噴管的中心軸位于同一直線上；所述第二連接段的一端向外延伸形成第二螺紋段，所述第二螺紋段伸入噴管的內(nèi)孔中并與噴管螺紋連接，所述第二連接段的另一端一體連接有等邊三角形柱狀的噴孔段，所述噴孔段的三個棱均設(shè)有圓形的第三倒角，所述第三倒角的中心軸也與噴管的中心軸位于同一直線，并且所述噴孔段等邊三角形的其中一邊與第二連接段的其中一邊重合；所述噴孔段的外端向外延伸并逐漸縮小形成第二錐形段，所述第二錐形段的錐頂削平呈圓形；在所述噴嘴內(nèi)開有同軸的第三噴孔，所述第三噴孔的一端與噴管的內(nèi)孔連通，第三噴孔的另一端穿過噴孔段并呈錐形伸入第二錐形段內(nèi)，在所述噴孔段內(nèi)開有三個周向均布的第四噴孔，所述第四噴孔的中心線所在平面與噴孔段的中心軸垂直，第四噴孔的一端與第三噴孔貫通，第四噴孔的另一端貫穿噴孔段第三倒角的中部。噴嘴的結(jié)構(gòu)簡單，便于在煤層內(nèi)沖出圓柱狀孔，正方形桿狀的第二連接段使噴嘴的安裝、拆卸都更加省力方便。
[0011]在所述噴管的外壁上固定有至少一根螺旋片，該螺旋片繞噴管的中心線布置。螺旋片的設(shè)置便于排水排渣。
[0012]作為優(yōu)選，所述螺旋片有三根。
[0013]所述安裝座由頂板和豎向連接在頂板下方的兩塊支撐板構(gòu)成，該兩塊支撐板相對布置。安裝座的結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)固。
[0014]作為優(yōu)選，所述光軸并排設(shè)置有兩根。
[0015]有益效果:本發(fā)明通過在底座上安裝可以沿光軸移動的安裝座，在安裝座上安裝可以隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的噴管和噴嘴，從而提供了一種結(jié)構(gòu)簡單的便于在實驗室使用的煤層氣開采物理模擬試驗用沖孔裝置，具有構(gòu)思巧妙、使用方便、生產(chǎn)容易和生產(chǎn)成本低等特點。
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1的左視圖。
[0018]圖3為圖1的I部放大圖。
[0019]圖4為圖3的左視圖。
[0020]圖5為圖2的A-A剖視圖。
[0021]圖6為實施例2中噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7為圖6的A-A剖視圖。
[0023]圖8為圖6的后視圖。
【具體實施方式】
[0024]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述的實施例示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述實施例是示例性的，旨在解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0025]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，對于方位詞，如有術(shù)語“中心”，“橫向”、“縱向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示方位和位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于敘述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定方位構(gòu)造和操作，不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的具體保護(hù)范圍。此外，如有術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或隱含指明技術(shù)特征的數(shù)量。
[0026]在本發(fā)明中，除另有明確規(guī)定和限定，如有術(shù)語“組裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)作廣義去理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；也可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以是通過中間媒介相連，可以是兩個元件內(nèi)部相連通。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述的術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0027]在發(fā)明中，除非另有規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度低于第二特征。
[0028]下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步的描述，使本發(fā)明的技術(shù)方案及其有益效果更加清楚、明確。
[0029]實施例1:
[0030]如圖1、圖2和圖4所示，本發(fā)明包括上端敞口的長條形筐狀底座I，在所述底座I的敞口內(nèi)沿其長度方向固定有至少一根光軸2，本實施例優(yōu)選所述光軸2并排設(shè)置有兩根。在所述光軸2上活套有安裝座5，所述安裝座5由頂板5a和豎向連接在頂板下方的兩塊支撐板5b構(gòu)成，該兩塊支撐板5b相對布置。所述光軸2垂直穿過支撐板5b。在所述安裝座5與底座I之間連接有第一驅(qū)動裝置，在第一驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，安裝座5沿光軸2移動。所述第一驅(qū)動裝置包括手柄9、絲桿3和螺母14，所述絲桿3安裝在底座I的敞口內(nèi)，并且絲桿3的中心線與光軸2的中心線平行布置。所述絲桿3遠(yuǎn)離噴管8的一端伸出底座1，并且在絲桿3的該端安裝有手柄9。在所述絲桿3上套有螺母14，所述螺母14安裝在安裝座5上，當(dāng)手柄9轉(zhuǎn)動時，所述安裝座5在絲桿3和螺母14的帶動下沿光軸