一种采空区多孔介质渗透率测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于煤矿采空区流场研究技术领域，具体设及一种采空区多孔介质渗 透率测量装置。
【背景技术】
[0002] 采空区是煤体开采后留下的空区，也是煤矿重大隐患的区域，除顶板冒落和水害 引发的安全问题之外，采空区存在的瓦斯及遗煤氧化自燃也是极大的安全隐患。长壁工作 面煤层开采后，采空区顶板煤岩冒落，形成多孔介质有限空间，采空区存在一定量的浮煤解 析瓦斯及采空区四周散发瓦斯，越往采空区深部，瓦斯浓度越大。而渗透率是采空区多孔介 质的一种物理性质，是允许流体通过能力的度量，是采空区中气体流动最基本也是最重要 的参数之一。测量多孔介质渗透率的方法很多，工作原理基于达西定律。但目前，针对测量 采空区多孔介质渗透率的装置及方法较少，大部分是关于岩忍及煤层渗透率的测量，而关 于采空区多孔介质渗透率测试技术和方法的报道较少，采空区渗透率是研究采空区流场的 重要参数，因此，需发明一种能测量采空区多孔介质渗透率的测量装置。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种结构简单、操作方便、实用性强的采空区多孔介 质渗透率测量装置。
[0004] 本实用新型的目的是通过如下的技术方案来实现的：该采空区多孔介质渗透率测 量装置，它包括前后依次连接并安装于风筒支架及底座上的前端稳流筒、缩流筒、多孔介质 填充筒、后端稳流筒;所述前端稳流筒的入口端安装有变频式风机;所述多孔介质填充筒的 入口端面和出口端面分别设有前端多孔隔板和后端多孔隔板，多孔介质填充筒的内部填充 有多孔介质，多孔介质填充筒的入口上方设有前端压力计，多孔介质填充筒的出口上方设 有后端压力计和气体流量计;所述前端压力计、后端压力计、气体流量计、变频式风机与控 制及显示系统有线连接。
[0005] 具体地说，所述前端多孔隔板和后端多孔隔板为开孔率不低于60%、孔径不大于 填料即多孔介质最小粒径的孔板。
[0006] 具体地说，所述前端稳流筒、缩流筒、多孔介质填充筒、后端稳流筒均为圆筒状，其 前后端采用法兰连接。
[0007] 具体地说，所述控制及显示系统包括显示器、处理器及程序控制系统。
[000引本实用新型与其它试验及测量装置相比，具有如下有益效果：
[0009] (1)能通过程序控制变频式风机的输入频率，实现灵活控制入口处压力。
[0010] (2)采用的压力计、气体流量计通过电脑采集数据，使试验条件易于控制且试验数 据读取方便、准确。
[0011] (3)本实用新型测量装置设计简单合理、结构紧凑、操作简便快捷。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型实施例的结构示意图。
[001引图2为图1中A-A剖面图。
[0014] 图3为图1中B-B剖面图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
[0016] 参见图1、图2、图3,本实施例包括前后依次连接并安装于风筒支架及底座8上的前 端稳流筒3、缩流筒4、多孔介质填充筒7、后端稳流筒12;前端稳流筒3、缩流筒4、多孔介质填 充筒7、后端稳流筒12均为圆筒状，其前后端采用法兰连接，并用螺丝固定，图3中，14为法兰 边、15为螺丝孔。前端稳流筒3的入口端安装有变频式风机1，变频式风机1的轴屯、与前端稳 流筒3的圆屯、在一条线上;前端稳流筒3可W稳定入口风流，W便于入口压力的测量;缩流筒 4具有缩流增压作用，当所需试验压力较大时，能明显提高入口处压力；后端稳流筒12能够 稳定出口风流，W便于出口压力和气体流量的测量。多孔介质填充筒7的入口端面和出口端 面分别设有前端多孔隔板6和后端多孔隔板9,多孔介质填充筒7的内部填充有待测的多孔 介质13,如图2所示;前端多孔隔板6和后端多孔隔板9为开孔率不低于60%、孔径不大于填 料即多孔介质13最小粒径的孔板，并且能够拆卸。多孔介质填充筒7长度为Im,直径为 200mm，其长度可根据多孔介质13的渗透性重新设计，后端稳流筒12的尺寸设计与多孔介质 填充筒7相同。多孔介质填充筒7的入口上方设有前端压力计5，用于测量入口压力；多孔介 质填充筒7的出口上方设有后端压力计10和气体流量计11，后端压力计10用于测量出口压 力，气体流量计11用于测量出口气体流量。前端压力计5、后端压力计10、气体流量计11、变 频式风机1与控制及显示系统2有线连接。控制及显示系统2包括显示器、处理器及程序控制 系统，并通过电脑程序控制变频式风机1的开闭及频率，通过控制变频式风机1的频率可获 得不同的入口压力;前端压力计5、后端压力计10和气体流量计11所测得的数据能通过显示 器显示出来，并能获得其连续实时的压力及流量数据。
[0017] 本实用新型的多孔介质渗透率的测量步骤具体如下：
[0018] (1)首先确定多孔介质13的粒径d，然后取下多孔介质填充筒7,将待测多孔介质13 填入其中，并保证多孔介质填充筒7被完全填满。
[0019] (2)安装好多孔介质填充筒7,利用电脑程序开启变频式风机1，变频式风机1初始 频率可设为25 %，待风流稳定后，开始记录数据。
[0020] (3)依次调节变频式风机1的频率为30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、 100%，并记录下相应数据，包括入口压力Pi，出口压力P2，出口气体流量Qo。
[0021] (4)结束实验，关闭实验装置，进行数据处理。
[0022] (5)根据记录下的各组数据，由W下公式进行分析计算：
[0023] 流速公苗
[0024] 雷诺数计算公式：
[00巧]达西定律气测渗透率公式：
[0026] 式中，V为气体流速，m/s; Q日为气体流量，m3/s ; A为多孔介质填充筒7的横截面积， m2;d为多孔介质13的粒径，m;u为空气的运动粘度，mVs;K为多孔介质渗透率，m2;P日为大气 压力，Pa;ii为空气动力粘度，Pa ? s;L为多孔介质填充筒7的长度，m;Pi为入口压力，Pa;P2为 出口压力，Pa。
[0027] W上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用W限定本实用新型的专利范围， 其它运用本实用新型的专利精神的等效变化，均应属于本实用新型的专利范围。
【主权项】
1. 一种采空区多孔介质渗透率测量装置，其特征在于：它包括前后依次连接并安装于 风筒支架及底座上的前端稳流筒、缩流筒、多孔介质填充筒、后端稳流筒;所述前端稳流筒 的入口端安装有变频式风机;所述多孔介质填充筒的入口端面和出口端面分别设有前端多 孔隔板和后端多孔隔板，多孔介质填充筒的内部填充有多孔介质，多孔介质填充筒的入口 上方设有前端压力计，多孔介质填充筒的出口上方设有后端压力计和气体流量计;所述前 端压力计、后端压力计、气体流量计、变频式风机与控制及显示系统有线连接。2. 根据权利要求1所述采空区多孔介质渗透率测量装置，其特征在于:所述前端多孔隔 板和后端多孔隔板为开孔率不低于60%、孔径不大于填料即多孔介质最小粒径的孔板。3. 根据权利要求1所述采空区多孔介质渗透率测量装置，其特征在于：所述前端稳流 筒、缩流筒、多孔介质填充筒、后端稳流筒均为圆筒状，其前后端采用法兰连接。4. 根据权利要求1所述采空区多孔介质渗透率测量装置，其特征在于:所述控制及显示 系统包括显示器、处理器及程序控制系统。
【专利摘要】本实用新型公开了一种采空区多孔介质渗透率测量装置。本实用新型包括前后依次连接并安装于风筒支架及底座上的前端稳流筒、缩流筒、多孔介质填充筒、后端稳流筒；前端稳流筒的入口端安装有变频式风机；多孔介质填充筒的入口端面和出口端面分别设有前端多孔隔板和后端多孔隔板，多孔介质填充筒的内部填充有多孔介质，多孔介质填充筒的入口上方设有前端压力计，多孔介质填充筒的出口上方设有后端压力计和气体流量计；前端压力计、后端压力计、气体流量计、变频式风机与控制及显示系统有线连接。本实用新型能有效测量采空区中多孔介质的渗透率，设计简单适用、结构紧凑，测量方法操作简便快捷。
【IPC分类】G01N15/08
【公开号】CN205374254
【申请号】CN201620140810
【发明人】罗聪亮, 王海桥, 陈世强, 彭荧
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年2月25日