专利名称：煤层瓦斯动力作用模拟系统的制作方法
技术领域：
本发明属于一种煤层瓦斯动力作用物理模拟试验设备。
背景技术：
由于煤中瓦斯的物质组成和赋存条件的复杂性，煤体中的瓦斯的吸附、解吸、 扩散、渗流和突出的过程是一个非常复杂的过程，伴随着声、光、电、热、磁等 效应；分析和利用这些效应产生的机理，探讨与解决瓦斯动力作用的防治技术问 题。
目前为止，对于含瓦斯煤体的固-气耦合介质分离方法的研究还不多，关于 煤与瓦斯动力作用的模拟实验研究成果还很少。在这种情况下，研究含瓦斯煤体 的固-气耦合介质分离方法并研制相应的实验设备，显得尤为重要。
发明内容
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本发明的目的是提供一种煤层瓦斯动力作用模拟系统，通过建立实验系统， 可以模拟煤层样品的压实、煤层瓦斯气运移、煤与瓦斯突出以及不同压力条件下 的煤的微观结构变化，为矿井瓦斯灾害防治以及勘探开发工艺研究等提供实验研 究技术。
本发明的技术方案如下
煤层瓦斯动力作用模拟系统，包括有注气系统、装样系统、压实系统和信息 采集系统，其特征在于所述的装样系统，包括有布置多种信息传感器的高压缸体 一端安装有卸气阀门，另一端为密封加压柱塞；所述的液压柱塞内有液压油腔， 液压柱塞中间有贯穿柱塞的进气管，所述的进气管穿过另一端盖；所述的注气系 统由高压气瓶、调压阀、管阀件等组成，向进气管提供瓦斯气体；所述的压实系 统包括有液压泵站，向液压柱塞内的液压油腔注油，提供油压；所述的装样、压 实、注气过程的数据采集由信息采集系统控制。
所述的装样系统，其特征在于所述的卸气阀门的结构为排放口上安装有前 端盖，所述的前端盖通过支座铰接有压杆及卡座，所述的压杆中间安装有螺栓，所述的螺栓顶在所述的前端盖上，卡座端部有卡钩卡在压杆端部，所述的卡座上 连接有触发拉绳。
本发明系统的操作流程
1、 打开缸体端盖装样。装样的过程中，根据设计位置依次放入煤岩压力传感器， 装样程序结束后，安装前端盖。
2、 使用液压泵给缸体的液压活塞内液压油缸提供高压液体，推动液压活塞，对 煤样品进行压实。
3、 打开缸体上的温度、气压和电磁的测量孔，用电钻对压实后的煤样钻孔，安 装传感器。
4、 使用高压气瓶通过进气管向缸体高压煤样内注气，通过流量计测量注气量。
至此，完成了含瓦斯煤体天然状态的模拟。
5、 根据实验内容的不同， 一是打开排气阀门，使瓦斯气体流经流量计，观测气 体排出量与速度，以及瓦斯运移过程中伴生的物理现象； 一是快速开启大口 径端盖，观测煤与瓦斯突出动力特征及物理效应。
6、 从实验开始到实验结束，计算机内软件同步运行，通过RS232串口通信对实 验数据进行动态采集和显示。
本发明模拟系统可以再现煤层瓦斯运移和突出的过程，再现煤岩应力集中和 应力释放的过程，以及其它相关的物理效应实验研究。
图1为本发明系统工作原理框图。
图2为本发明缸体结构示意图。
具体实施例方式
煤层瓦斯动力作用模拟系统，包括有注气系统、装样系统、压实系统和信息 采集系统。装样系统包括有缸体l，缸体l为耐腐蚀、耐高压材料制作，为降低 加工难度，提高工艺性，缸体l设计分为两节，内壁拉毛，以防串流，其中一节 安装排放端盖2，排放端盖2上有排放口，排放端盖上安装快开式卸气阀门3， 另一节装有液压柱塞4、液压缸端盖5，液压柱塞4、液压缸端盖5之间有密封 机构，液压缸端盖5外有密封调节机构，以便由于密封机构磨损后可通过压紧密 封圈保证密封，密封结构和液压柱塞4可以拆卸。快开式卸气阀门分别为不同的口径。
液压柱塞4内有液压油腔6，液压柱塞4中间有贯穿柱塞的进气管7，进气 管7穿过液压缸端盖5。
缸体1设置有测量孔8，为4排测量孔，分别为多个气压测量孔、煤岩压力 信号引出孔、温度信号引出孔和电磁信号引出孔，每个信号引出口可拆且密封。
缸体1安装于支架上，可通过蜗轮蜗杆机构实现180度手动翻转、倾角、定 位。倾角可示值，锁紧定位。支架通过地脚螺丝固定到地面上。
注气系统由高压气瓶、调压阀、管阀件等组成，向进气管提供瓦斯气体。
压实系统包括有液压泵站，向液压柱塞内的液压油腔6注油，提供油压，压 实煤层。
所述的装样、压实、注气过程的数据采集由信息采集系统控制。 传感器及仪表电路
装样缸体上安装气体压力表、缸内压力传感器、温度传感器、电磁传感器， 测量注入缸体气,量的流量传感器，测量缸体卸放气体的流量传感器，高压气钢 瓶配套的压力表，液压系统配套的压力表。
主要技术参数
(1) 最高工作压力挤压20Mpa，气体压力2.5Mpa。
(2) 模型管4)270X1200 ，压实后的有效长度》800mm。
.本系统可模拟天然状态含瓦斯煤体动力现象及相关物理效应，为矿井瓦斯动 力灾害预测与防治以及勘探开发工艺设计提供实验研究条件。
权利要求
1、煤层瓦斯动力作用模拟系统，包括有注气系统、装样系统、压实系统和信息采集系统，其特征在于所述的装样系统，包括有布置多种信息传感器的高压缸体一端安装有卸气阀门，另一端为密封加压柱塞；所述的液压柱塞内有液压油腔，液压柱塞中间有贯穿柱塞的进气管，所述的进气管穿过另一端盖；所述的注气系统由高压气瓶、调压阀、管阀件等组成，向进气管提供瓦斯气体；所述的压实系统包括有液压泵站，向液压柱塞内的液压油腔注油，提供油压；所述的装样、压实、注气过程的数据采集由信息采集系统控制。
2、 根据权利要求1所述的装样系统，其特征在于所述的卸气阀门的结构为排 放口上安装有前端盖，所述的前端盖通过支座铰接有压杆及卡座，所述的压 杆中间安装有螺栓，所述的螺栓顶在所述的前端盖上，卡座端部有卡钩卡在 压杆端部，所述的卡座上连接有触发拉绳。
全文摘要
本发明涉及煤层瓦斯动力作用模拟系统，包括有注气系统、装样系统、压实系统和信息采集系统，所述装样系统，包括有布置多种信息传感器的高压缸体一端安装有卸气阀门，另一端为密封加压柱塞；所述液压柱塞内有液压油腔，液压柱塞中间有贯穿柱塞的进气管，所述进气管穿过另一端盖；所述注气系统由高压气瓶、调压阀、管阀件等组成，向进气管提供瓦斯气体；所述压实系统包括有液压泵站，向液压柱塞内的液压油腔注油，提供油压；所述装样、压实、注气过程的数据采集由信息采集系统控制，本发明可以再现煤层瓦斯运移和突出的过程，再现煤岩应力集中和应力释放的过程，及其它相关的物理效应实验研究。
文档编号G09B25/00GK101409024SQ20081002114
公开日2009年4月15日 申请日期2008年7月25日 优先权日2008年7月25日
发明者严家平, 刘宝和, 刘开鹏, 李建楼, 焰 谢 申请人:安徽理工大学;扬州华宝石油仪器有限公司