本發(fā)明涉及一種瓦斯抽采技術(shù)，尤其涉及一種負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前最有效的瓦斯災(zāi)害治理手段之一就是瓦斯抽采，而瓦斯抽采的一個(gè)重要特點(diǎn)就是負(fù)壓。因此，為了更加接近實(shí)際瓦斯抽采情況，研究負(fù)壓條件下瓦斯?jié)B流和煤體損傷的實(shí)時(shí)變化對(duì)瓦斯抽采優(yōu)化具有十分重要的意義。

目前，相關(guān)的負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置及方法難以接近實(shí)際瓦斯抽采情況，無(wú)法為瓦斯抽采優(yōu)化措施的制定提供理論依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種更加接近實(shí)際瓦斯抽采情況的負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置及方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置，包括瓦斯?jié)B流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、應(yīng)力加載實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、煤損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)、負(fù)壓控制系統(tǒng)、煤體變形測(cè)試系統(tǒng)；

所述的瓦斯?jié)B流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括瓦斯氣瓶、煤樣罐，所述瓦斯氣瓶和負(fù)壓控制系統(tǒng)分別通過(guò)瓦斯輸送管路與所述煤樣罐連接，所述負(fù)壓控制系統(tǒng)與煤樣罐連接的瓦斯輸送管路上設(shè)有流量計(jì)；

所述的應(yīng)力加載實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括軸壓加載裝置和圍壓加載系統(tǒng)，所述軸壓加載裝置包括壓力機(jī)，所述圍壓加載系統(tǒng)包括圍壓泵，所述圍壓泵上設(shè)有圍壓控制儀表。

本發(fā)明的上述的負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試的方法，包括步驟：

首先制作煤樣，貼好應(yīng)變片和導(dǎo)線，然后組裝儀器，將煤體損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)置入煤樣罐底部，并將煤樣放在該系統(tǒng)的上方，組裝好煤樣罐后，將煤樣罐與瓦斯氣瓶、流量計(jì)和負(fù)壓控制系統(tǒng)、煤體變形測(cè)試系統(tǒng)連接，然后將煤樣罐置于應(yīng)力加載系統(tǒng)中，并設(shè)定軸壓、圍壓數(shù)值及煤樣管的進(jìn)氣口壓力值和出口端的負(fù)壓值；

組好以上實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備后，開(kāi)始進(jìn)行負(fù)壓條件下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)測(cè)試實(shí)驗(yàn)；

當(dāng)實(shí)驗(yàn)完成后，取出煤樣罐中的煤體損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)，將其中微型攝像的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到電腦進(jìn)行分析。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置及方法，更加接近實(shí)際瓦斯抽采情況，研究負(fù)壓條件下瓦斯?jié)B流和煤體損傷的實(shí)時(shí)變化對(duì)瓦斯抽采優(yōu)化，為瓦斯抽采優(yōu)化措施的制定提供理論依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置剖面示意圖；

圖3a、圖3b分別為本發(fā)明實(shí)施例中煤體損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)及其中間帶眼的耐壓圓柱形玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中煤體損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1-瓦斯氣瓶；2-瓦斯輸送管路；3-應(yīng)變儀；4-數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)；5-壓力機(jī)；6-煤樣罐；7-圍壓控制儀表；8-圍壓泵；9-流量計(jì)；10-負(fù)壓控制系統(tǒng)；6-煤樣罐；11-煤樣罐進(jìn)氣口；12-活塞桿；13-上部固定螺母；14-煤樣；15-橡膠套；16-保溫裝置；17-圍壓輸油孔；18-微型攝像機(jī)；19-煤損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)；20-微型強(qiáng)光燈；21-下部固定螺母；22-支撐桿；23-煤樣罐出氣口；24-微型攝像機(jī)；25-瓦斯輸送管；26-強(qiáng)光燈；27-保護(hù)缸體；28-中間帶眼的耐壓圓柱形玻璃。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本發(fā)明的負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置，其較佳的具體實(shí)施方式是：

包括瓦斯?jié)B流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、應(yīng)力加載實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、煤損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)、負(fù)壓控制系統(tǒng)、煤體變形測(cè)試系統(tǒng)；

所述的瓦斯?jié)B流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括瓦斯氣瓶、煤樣罐，所述瓦斯氣瓶和負(fù)壓控制系統(tǒng)分別通過(guò)瓦斯輸送管路與所述煤樣罐連接，所述負(fù)壓控制系統(tǒng)與煤樣罐連接的瓦斯輸送管路上設(shè)有流量計(jì)；

所述的應(yīng)力加載實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括軸壓加載裝置和圍壓加載系統(tǒng)，所述軸壓加載裝置包括壓力機(jī)，所述圍壓加載系統(tǒng)包括圍壓泵，所述圍壓泵上設(shè)有圍壓控制儀表。

所述煤體損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)包括保護(hù)缸體、微型攝像機(jī)和微型強(qiáng)光燈，所述保護(hù)缸體的頂端蓋子由中間帶眼的耐壓圓柱形玻璃組成，其他部分由鋼制成，所述保護(hù)缸體的的中間有一個(gè)瓦斯輸送管，所述微型攝像機(jī)和微型強(qiáng)光燈置于所述保護(hù)缸體內(nèi)部。

所述負(fù)壓控制系統(tǒng)包括防爆真空泵、電子真空計(jì)、電磁繼電器和單片機(jī)，所述電子真空計(jì)通過(guò)瓦斯輸送管路與防爆真空泵相連，所述電子真空計(jì)的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)和電磁繼電器相連，所述電磁繼電器與所述防爆真空泵的開(kāi)關(guān)連接。

所述煤體變形測(cè)試系統(tǒng)包括通過(guò)導(dǎo)線連接的應(yīng)變片、應(yīng)變儀和數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，所述應(yīng)變片設(shè)于煤樣罐的上部壓頭處。

本發(fā)明的上述的負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試的方法，其較佳的具體實(shí)施方式是：

包括步驟：

首先制作煤樣，貼好應(yīng)變片和導(dǎo)線，然后組裝儀器，將煤體損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)置入煤樣罐底部，并將煤樣放在該系統(tǒng)的上方，組裝好煤樣罐后，將煤樣罐與瓦斯氣瓶、流量計(jì)和負(fù)壓控制系統(tǒng)、煤體變形測(cè)試系統(tǒng)連接，然后將煤樣罐置于應(yīng)力加載系統(tǒng)中，并設(shè)定軸壓、圍壓數(shù)值及煤樣管的進(jìn)氣口壓力值和出口端的負(fù)壓值；

組好以上實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備后，開(kāi)始進(jìn)行負(fù)壓條件下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)測(cè)試實(shí)驗(yàn)；

當(dāng)實(shí)驗(yàn)完成后，取出煤樣罐中的煤體損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)，將其中微型攝像的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到電腦進(jìn)行分析。

具體實(shí)施例：

如圖1至圖4所示，負(fù)壓狀態(tài)下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置及方法包括瓦斯?jié)B流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，應(yīng)力加載實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，煤損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)，負(fù)壓控制系統(tǒng)。

所述的瓦斯?jié)B流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括瓦斯氣瓶，瓦斯輸送管路，煤樣罐和流量計(jì)組成。瓦斯輸送管路與瓦斯氣瓶，煤樣罐，流量計(jì)和負(fù)壓控制裝置相連。

所述的應(yīng)力加載實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由軸壓加載裝置和圍壓加載系統(tǒng)組成。軸壓加載通過(guò)壓力機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，圍壓加載通過(guò)加壓泵來(lái)實(shí)現(xiàn)。

所述煤體損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)由保護(hù)缸體，微型攝像機(jī)，微型強(qiáng)光燈組成，保護(hù)缸體的頂端蓋子由中間帶眼的耐壓圓柱形玻璃組成，其他部分由鋼制成，并且保護(hù)缸體的中間有一個(gè)瓦斯輸送管。微型攝像機(jī)和微型強(qiáng)光燈置于保護(hù)缸體內(nèi)部。

所述負(fù)壓控制系統(tǒng)由防爆真空泵，電子真空計(jì)，電磁繼電器和單片機(jī)組成。其中電子真空計(jì)通過(guò)瓦斯輸送管路與防爆真空泵相連，電子真空計(jì)的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)和電磁繼電器相連。單片機(jī)通過(guò)電子真空計(jì)的數(shù)據(jù)控制電磁繼電器開(kāi)關(guān)來(lái)控制防爆真空泵的開(kāi)關(guān)，從而達(dá)到控制并維持出口端負(fù)壓值的目的。

所述煤體變形測(cè)試系統(tǒng)由應(yīng)變片、導(dǎo)線、應(yīng)變儀、數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)組成。其中導(dǎo)線通過(guò)特制的接頭在煤樣罐壓頭側(cè)壁引出，接頭通過(guò)螺紋和煤樣罐壓頭相連。

首先制作煤樣，貼好應(yīng)變片和導(dǎo)線，然后組裝儀器，將煤體損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)置入煤樣罐底部，并將煤樣放在該系統(tǒng)的上方，組裝好煤樣罐后，將煤樣罐與瓦斯氣瓶、流量計(jì)和負(fù)壓控制系統(tǒng)、煤體變形測(cè)試系統(tǒng)連接。然后將煤樣罐置于應(yīng)力加載系統(tǒng)中。其次設(shè)定軸壓、圍壓數(shù)值及煤樣管的進(jìn)氣口壓力值和出口端的負(fù)壓值。

組好以上實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備后，開(kāi)始進(jìn)行負(fù)壓條件下瓦斯?jié)B流與煤體損傷變形實(shí)時(shí)測(cè)試實(shí)驗(yàn)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)完成后，取出煤樣罐中的煤體損傷實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)，將其中微型攝像的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到電腦進(jìn)行分析。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。