一種大尺度煤體瓦斯吸附解吸模擬試驗系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種大尺度煤體瓦斯吸附解吸模擬試驗系統(tǒng)，包括大尺度腔體、加載系統(tǒng)、瓦斯供給系統(tǒng)、真空泵、瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)；大尺度腔體由一面開口的腔體和蓋板組成，大尺度腔體壁布置傳感器螺紋孔，瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器，所述傳感器通過螺紋孔密封穿入大尺度腔體內(nèi)，并與置于大尺度腔體外部的瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)連接；加載系統(tǒng)密封穿過蓋板，調(diào)節(jié)大尺度腔體內(nèi)煤體應(yīng)力環(huán)境；瓦斯供給系統(tǒng)通過進(jìn)氣管與大尺度腔體連通；真空泵通過進(jìn)氣管和大尺度腔體連通。該試驗系統(tǒng)可實現(xiàn)大尺度煤體瓦斯吸附解吸規(guī)律的實驗室試驗研究，是一種可靠、經(jīng)濟(jì)、簡單的實驗手段。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及煤礦設(shè)備
，尤其涉及一種大尺度煤體瓦斯吸附解吸模擬試驗系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
目前煤樣的瓦斯解吸、吸附特性是根據(jù)現(xiàn)場取樣，再利用實驗室試驗設(shè)備開展的。但現(xiàn)在實驗室試驗研究的煤樣均以煤粉為主，與現(xiàn)場實際的大尺度煤體(內(nèi)含豐富的孔隙裂隙結(jié)構(gòu)、處于采動影響環(huán)境中等)在尺度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上存在根本性差異；再者，工作面采掘空間的煤壁瓦斯是處在一定外界環(huán)境的影響下向外界涌出瓦斯的，而現(xiàn)有實驗室進(jìn)行的瓦斯解吸吸附特性試驗均沒有考慮外界環(huán)境的影響，這也將導(dǎo)致所得結(jié)果可能存在較大差異而無法反映真實的煤體瓦斯解吸吸附特性。·
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題如何模擬一定外界環(huán)境的影響下大尺度煤體瓦斯吸附解吸特性及向外界涌出特性。為了解決以上問題，本專利技術(shù)實施例公開了一種大尺度煤體瓦斯吸附解吸模擬試驗系統(tǒng)，包括大尺度腔體、加載系統(tǒng)、瓦斯供給系統(tǒng)、真空泵、瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)；大尺度腔體由一面開口的腔體和蓋板組成，大尺度腔體壁布置傳感器螺紋孔，瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器，所述傳感器通過螺紋孔密封穿入大尺度腔體內(nèi)，并與置于大尺度腔體外部的瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)連接；加載系統(tǒng)密封穿過蓋板，調(diào)節(jié)大尺度腔體內(nèi)應(yīng)力環(huán)境；瓦斯供給系統(tǒng)通過進(jìn)氣管和大尺度腔體連通；真空泵通過進(jìn)氣管和大尺度腔體連通。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，加載系統(tǒng)包括加載隔板、加載機(jī)構(gòu)和加載輔助機(jī)構(gòu)，加載隔板置于大尺度腔體內(nèi)的煤體上，加載輔助系統(tǒng)通過連接螺栓穿過腔體蓋板和特殊硅橡膠材料與大尺度腔體密封連接，加載機(jī)構(gòu)置于加載輔助系統(tǒng)內(nèi)，加載機(jī)構(gòu)的加載頭和特殊硅橡膠材料、加載隔板緊密接觸，并通過特殊硅橡膠材料對加載隔板施壓。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，大尺度腔體壁螺紋孔的密封系統(tǒng)由密封雙面膠、空心螺栓構(gòu)成，密封雙面膠位于大尺度腔體壁和空心螺栓之間。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，傳感器系統(tǒng)通過空心螺栓穿入大尺度腔體內(nèi)。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，傳感器為煤體溫度變化、煤層應(yīng)力變化、瓦斯壓力與濃度變化傳感器。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，所述大尺度腔體底部設(shè)置有面通氣系統(tǒng)，所述面通氣系統(tǒng)進(jìn)氣孔與進(jìn)氣管聯(lián)通，分支進(jìn)氣管多處開有小孔，所述面通氣系統(tǒng)上設(shè)置由多層多孔網(wǎng)組成的隔煤粉網(wǎng)。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，還包括瓦斯供給系統(tǒng)由瓦斯氣瓶、進(jìn)氣管、氣壓表和瓦斯氣表組成，所述進(jìn)氣管與氣壓表、瓦斯氣表聯(lián)通。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，還包括模擬開采機(jī)構(gòu)，所述模擬開采機(jī)構(gòu)由切割部分、推進(jìn)部分配合串接組成，位于所述大尺度腔體內(nèi)部。與現(xiàn)有技術(shù)相比本專利技術(shù)有益效果為本專利技術(shù)通過大尺度煤體瓦斯解吸吸附規(guī)律的模擬研究，使研究對象包含了實體煤、微結(jié)構(gòu)等，實現(xiàn)了真正意義上的“煤體”瓦斯解吸吸附規(guī)律研究；設(shè)計簡潔的加載系統(tǒng)可簡便的實現(xiàn)對煤巖體的加卸載，使系統(tǒng)的研究應(yīng)力環(huán)境對大尺度煤體瓦斯解吸吸附規(guī)律研究更易實現(xiàn)；設(shè)計的模擬開采機(jī)構(gòu)可以模擬不同采動影響對煤體瓦斯吸附解吸規(guī)律的影響；設(shè)計的模擬開采機(jī)構(gòu)可以簡便的實現(xiàn)推進(jìn)速度、推進(jìn)距離、開采高度的調(diào)節(jié)；設(shè)計的瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對試驗臺內(nèi)瓦斯解吸吸附量、瓦斯壓力變化、濃度分布特性等參數(shù)的動態(tài)時時監(jiān)控，還可以實現(xiàn)對煤體解吸吸附瓦斯過程中煤體溫度演化規(guī)律監(jiān)測。該試驗裝置可實現(xiàn)大尺度煤體瓦斯吸附解吸規(guī)律的實驗室試驗研究，是一種可靠、經(jīng)濟(jì)、簡單的實驗手段。附圖說明 當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本專利技術(shù)以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說明的附圖用來提供對本專利技術(shù)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本專利技術(shù)的一部分，本專利技術(shù)的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術(shù)，并不構(gòu)成對本專利技術(shù)的不當(dāng)限定，其中圖I是本專利技術(shù)實施例所述的大尺度煤體瓦斯吸附解吸模擬試驗系統(tǒng)示意圖。其中，I、大尺度腔體；2、加載輔助機(jī)構(gòu)；3、瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)；4、瓦斯供氣系統(tǒng)；5、瓦斯氣表；6、進(jìn)氣管；7、模擬開米機(jī)構(gòu)；8、面通氣系統(tǒng)；9、多孔網(wǎng)；10、加載隔板；11、加載機(jī)構(gòu)；12、蓋板；13、連接螺栓；14、真空泵；15、特殊硅橡膠材料；16、傳感器；17、地腳墊塊；18、空心螺栓。具體實施例方式為使上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖I所示，一種大尺度煤體瓦斯吸附解吸模擬試驗系統(tǒng)，包括大尺度腔體I、加載系統(tǒng)2、瓦斯供給系統(tǒng)4、真空泵14、瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)3 ;大尺度腔體I由一面開口的腔體和蓋板12組成，大尺度腔體I壁布置空心螺栓18，瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)3包括傳感器16，所述傳感器16通過空心螺栓18密封穿入大尺度腔體I內(nèi)，并與置于大尺度腔體I外部的瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)3連接；加載系統(tǒng)密封穿過蓋板12，調(diào)節(jié)大尺度腔體I內(nèi)應(yīng)力環(huán)境；瓦斯供給系統(tǒng)4通過進(jìn)氣管6和大尺度腔體I連通；真空泵14通過進(jìn)氣管6和大尺度腔體I連通。將多孔網(wǎng)9鋪設(shè)在面通氣系統(tǒng)8上，形成面通氣；將研究煤體置于大尺度腔體I中，并在此過程中按研究方案依次設(shè)置傳感器16、并將傳感器16通過空心螺栓18與數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)3相連，其中18為空心螺栓，形成數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測系統(tǒng)；將加載輔助機(jī)構(gòu)2通過連接螺栓13、穿過腔體蓋板12和特殊硅橡膠材料15與大尺度腔體I連接，形成蓋板密封系統(tǒng)；加載隔板10置于大尺度腔體I內(nèi)的煤體上，與加載機(jī)構(gòu)11、加載輔助機(jī)構(gòu)2形成加載系統(tǒng)；啟動加載機(jī)構(gòu)11對腔體內(nèi)煤體施加載荷，直至設(shè)定研究載荷水平，形成試驗所需應(yīng)力環(huán)境；準(zhǔn)備完畢后，打開進(jìn)氣管6與控制開關(guān)，接入真空泵14并抽真空，形成似真空試驗系統(tǒng)；關(guān)閉進(jìn)氣管6與控制開關(guān)，除去真空泵14并接入瓦斯供氣系統(tǒng)4，進(jìn)氣管6連接瓦斯氣表5，并持續(xù)供瓦斯直至設(shè)定瓦斯壓力，形成試驗所需瓦斯條件；關(guān)閉進(jìn)氣管6與控制開關(guān)中的外部開關(guān)，使腔體內(nèi)瓦斯進(jìn)入吸附過程，通過傳感器16與瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)3持續(xù)監(jiān)測大尺度腔體內(nèi)瓦斯壓力、瓦斯?jié)舛茸兓⑼ㄟ^傳感器16監(jiān)測瓦斯吸附過程中的溫度變化規(guī)律，獲得大尺度煤體瓦斯吸附特性規(guī)律；瓦斯吸附試驗結(jié)束后，接入瓦斯流量動態(tài)監(jiān)測設(shè)備并打開進(jìn)氣管6與控制開關(guān)中的外部開關(guān)，實時監(jiān)測大尺度腔體I內(nèi)瓦斯壓力變化、濃度變化、瓦斯流量計數(shù)據(jù)，并通過傳感器16監(jiān)測瓦斯吸附過程中的溫度變化規(guī)律，獲得大尺度煤體瓦斯解吸特性規(guī)律；在進(jìn)行大尺度瓦斯解吸吸附規(guī)律同時，還可通過模擬開采機(jī)構(gòu)7形成采動作用影響條件，研究采動作用對大尺度瓦斯解吸吸附規(guī)律影響規(guī)律。雖然以上描述了本專利技術(shù)的具體實施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些具體實施方式僅是舉例說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本專利技術(shù)的原理和實質(zhì)的情況下，可以對上述方法和系統(tǒng)的細(xì)節(jié)進(jìn)行各種省略、替換和改變。例如，合并上述方法步驟，從而按照實質(zhì)相同的方法執(zhí)行實質(zhì)相同的功能以實現(xiàn)實質(zhì)相同的結(jié)果則屬于本專利技術(shù)的范圍。因·此，本專利技術(shù)的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。權(quán)利要求1.一種大尺度煤體瓦斯吸附解吸模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于，包括大尺度腔體、加載系統(tǒng)、瓦斯供給系統(tǒng)、真空泵、瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)；大尺度腔體由一面開口的腔體和蓋板組成，大尺度腔體壁布置傳感器螺紋孔，瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器，所述傳感器通過螺紋孔密封穿入大尺度腔體內(nèi)，并與置于大尺度腔體外部的瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)連接；加載系統(tǒng)密封穿過蓋板，調(diào)節(jié)大尺度腔體內(nèi)煤體應(yīng)力環(huán)境；瓦斯供給系統(tǒng)通過本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種大尺度煤體瓦斯吸附解吸模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于，包括大尺度腔體、加載系統(tǒng)、瓦斯供給系統(tǒng)、真空泵、瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)；大尺度腔體由一面開口的腔體和蓋板組成，大尺度腔體壁布置傳感器螺紋孔，瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器，所述傳感器通過螺紋孔密封穿入大尺度腔體內(nèi)，并與置于大尺度腔體外部的瓦斯吸附解吸參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)連接；加載系統(tǒng)密封穿過蓋板，調(diào)節(jié)大尺度腔體內(nèi)煤體應(yīng)力環(huán)境；瓦斯供給系統(tǒng)通過進(jìn)氣管與大尺度腔體連通；真空泵通過進(jìn)氣管與大尺度腔體連通。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王家臣，趙洪寶，閆保金，楊勝利，潘衛(wèi)東，欒合冰，楊敬虎，
申請(專利權(quán))人：中國礦業(yè)大學(xué)北京，
類型：發(fā)明
國別省市：