一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置的制造方法
【專利摘要】一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置，包括煤層鋪設模塊、瓦斯輸送模塊和微機控制模塊，所述煤層鋪設模塊包括相似模擬試驗臺、上壓力頭和瓦斯阻泄板，所述瓦斯輸送模塊包括瓦斯進氣罐、瓦斯儲氣罐、塑料軟管和氣壓力表，所述微機控制模塊包括控制瓦斯輸送、煤層瓦斯壓力監(jiān)測和煤層壓力監(jiān)測。該瓦斯壓力測試裝置，自動化強、使用方便且能夠?qū)崟r監(jiān)測和記錄在受壓過程中瓦斯壓力變化，適用于大多數(shù)相似模擬試驗臺。
【專利說明】
一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種煤層瓦斯壓力測試裝置，尤其涉及一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置。
【背景技術】
[0002]煤層瓦斯壓力指的是，煤層埋藏在一定深度時，煤層的孔隙，裂隙中的瓦斯對隙壁所產(chǎn)生的應力。在研究與評價瓦斯突出問題時，掌握準確可靠的瓦斯壓力數(shù)據(jù)尤為重要，目前，煤層瓦斯壓力測定普遍采用的辦法是打鉆封孔測壓，從煤巷向測定煤層打鉆，然后，在鉆孔前方預留一定長度的瓦斯室，采用封孔材料將鉆孔密封，并記錄數(shù)據(jù)，瓦斯室內(nèi)的最高氣體壓力就是所測煤層瓦斯壓力。但在井下現(xiàn)場打鉆往往存在很多問題，比如受到采動影響而大大降低監(jiān)測的準確性，這就使得實驗室模擬瓦斯壓力監(jiān)測研究很有必要。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置，該瓦斯壓力測試裝置，自動化強、使用方便且能夠?qū)崟r監(jiān)測和記錄在受壓過程中瓦斯的壓力變化，適用于大多數(shù)相似模擬試驗臺。
[0004]本實用新型采取以下技術方案:一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置，其特征在于，包括煤層鋪設模塊、瓦斯輸送模塊和微機控制模塊，所述煤巖層鋪設模塊包括相似模擬試驗臺、上壓力頭和瓦斯阻泄板，所述瓦斯輸送模塊包括瓦斯進氣罐、瓦斯儲氣罐、塑料軟管和氣壓力表，所述微機控制模塊包括控制瓦斯輸送、煤層瓦斯壓力監(jiān)測和煤層壓力監(jiān)測。進行相似煤層鋪設時，將所述塑料軟管蛇形彎曲水平埋設在模擬煤層中，壓力頭下壓之前，微機控制啟動瓦斯輸送環(huán)節(jié)，瓦斯由瓦斯進氣罐輸出，經(jīng)過煤層中的塑料軟管并最終流入瓦斯儲氣罐中，當瓦斯進氣罐上的進氣壓力表和瓦斯儲氣罐的出氣壓力表監(jiān)測到的氣壓相等時，微機控制進氣罐停止注氣，此時微機通過瓦斯壓力感應器實時監(jiān)測在壓力頭下壓前后瓦斯壓力的變化。
[0005]進一步所述瓦斯壓力傳感器:傳感器部分線路設置在所述塑料軟管內(nèi)部，避免煤層與線路直接接觸，起到保護線路作用，且傳線路工作和軟管內(nèi)瓦斯輸送互不影響。
[0006]進一步所述塑料軟管:所述塑料軟管直徑不超過10mm，在軟管壁上依次間隔1cm設有注氣口和瓦斯壓力感應頭，微機隨時根據(jù)瓦斯壓力數(shù)值來控制注氣速率。
[0007]進一步所述瓦斯阻泄板:所述瓦斯阻泄板采用2mm厚的透明PC塑料板，安置在所鋪設煤層外圍，上下寬度可以適當超出煤層厚度1mm以增強阻泄效果。
[0008]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0009]—種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置，根據(jù)實際地質(zhì)煤層瓦斯含量的情況，在相似模擬試驗臺上添加瓦斯壓力測量模塊，模擬煤、巖層受壓時煤層瓦斯壓力變化過程，利用采集到的瓦斯壓力變化曲線分析實際礦山采動影響下瓦斯壓力變化，可以為煤層開采提供參考；
[0010]此裝置可以模擬在受頂板壓力過程中瓦斯含量對煤層垮落的影響，為高瓦斯礦井開采提供參考；
[0011]塑料軟管上注氣孔和感應器分布比較密集，微機得到的瓦斯壓力均值隨時間變化曲線更接近實際；
[0012]微機可以根據(jù)倆個氣壓表氣壓差和瓦斯壓力變化率計算一定時間內(nèi)的瓦斯泄漏速度和修正系數(shù)并對注氣量進行修正，使煤層瓦斯含量更接近實際；
[0013]微機實時監(jiān)測得到壓力變化曲線，總體控制壓力頭下壓和瓦斯氣罐注氣過程，節(jié)省時間和勞動強度。
【附圖說明】

[0014]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0015]圖1是一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置結構示意圖。
[0016]圖2是塑料軟管結構示意圖。
[0017]圖1中，1.微機2.瓦斯進氣罐3.瓦斯儲氣罐4.進氣壓力表5.塑料軟管6.線路7.出氣壓力表8.上壓力頭12.相似模擬試驗臺13.瓦斯阻泄板。
[0018]圖2中，5.塑料軟管9.瓦斯壓力感應頭10.注氣孔11.感應器線路。
【具體實施方式】
[0019]附圖1中，一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置，包括(煤)巖層鋪設模塊、瓦斯輸送模塊和微機控制模塊，所述煤層鋪設模塊包括相似模擬試驗臺12、上壓力頭8和瓦斯阻泄板13，所述瓦斯輸送模塊包括瓦斯進氣罐2、瓦斯儲氣罐3、塑料軟管5、進氣壓力表4和出氣壓力表7，所述微機I控制模塊包括控制瓦斯輸送、煤層瓦斯壓力監(jiān)測和煤層壓力監(jiān)測。
[0020]在附圖2中，塑料軟管內(nèi)徑不超過10mm，在軟管壁上間隔1cm依次設有注氣孔10和瓦斯壓力感應頭9，微機I隨時根據(jù)瓦斯壓力數(shù)值來控制注氣速率。
[0021]進一步地，所述注氣孔11直徑不超出3mm。
[0022]進一步地，所述瓦斯阻泄板采用2mm厚的透明PC塑料板，安置在所鋪設煤層外圍，上下寬度可以適當超出煤層厚度1mm以增強阻泄效果，同時可以觀察煤層垮落變化過程。
[0023]進行相似煤層鋪設時，將所述塑料軟管5蛇形彎曲水平埋設在模擬煤層中，上壓力頭8下壓之前，微機I控制啟動瓦斯輸送環(huán)節(jié)，瓦斯由瓦斯進氣罐2輸出，經(jīng)過煤層中的塑料軟管5并最終流入瓦斯儲氣罐3中，當瓦斯進氣罐2上的進氣壓力表4和瓦斯儲氣罐3的出氣壓力表7監(jiān)測到的瓦斯氣壓相等且微機I上顯示的煤層瓦斯壓力均值趨于恒定(該恒定值根據(jù)實際煤層瓦斯含量設定)時，微機I判定已經(jīng)達到預設瓦斯含量值，微機I控制進氣罐2停止注氣，此時微機I通過瓦斯壓力感應頭9實時監(jiān)測模擬煤層瓦斯壓力值在壓力頭8下壓前后瓦斯壓力的變化?？紤]到瓦斯含量的損失，煤層受壓之前，微機I自動計算修正系數(shù)并控制瓦斯氣罐2補充瓦斯含量;煤層受壓過程中，微機I對所鋪設塑料軟管5內(nèi)部的各個感應頭9回饋的數(shù)值進行整理，求其總體期望值繪制瓦斯壓力變化曲線。
[0024]本實用新型實施模擬瓦斯壓力監(jiān)測包括以下步驟:
[0025]I)首先將瓦斯氣罐2充滿，根據(jù)煤層的高度和傾角確定煤層所需鋪設塑料軟管5的長度；
[0026]2)開始鋪設，將塑料軟管5在煤層內(nèi)蛇形彎曲且埋設在所鋪相似煤層材料中；
[0027]3)待上覆巖層鋪設完畢，打開瓦斯氣罐2開始注氣，達到條件時，微機I控制停止注氣；
[0028]4)微機I根據(jù)煤層受壓之前瓦斯壓力變化率計算一定時間內(nèi)的瓦斯泄漏速度和修正系數(shù)，同時控制打開進口壓力表4和出口壓力表7，進口壓力按修正系數(shù)進行修正；
[0029]5)開始軸向加載，微機I記錄應力-應變曲線和瓦斯壓力變化曲線；
[0030]6)達到預定加載時間，微機I控制壓力頭停止加壓，同時關閉瓦斯氣罐2和3。
【主權項】
1.一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置，其特征在于，包括煤層鋪設模塊、瓦斯輸送模塊和微機控制模塊，所述煤層鋪設模塊包括相似模擬試驗臺、上壓力頭和瓦斯阻泄板，所述瓦斯輸送模塊包括瓦斯進氣罐、瓦斯儲氣罐、塑料軟管和氣壓力表，所述微機控制模塊包括瓦斯輸送控制、煤層瓦斯壓力監(jiān)測和煤層壓力監(jiān)測。2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置，其特征在于，所述瓦斯壓力傳感器部分線路設置在所述塑料軟管內(nèi)部。3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置，其特征在于，所述塑料軟管上分別設有注氣口和瓦斯壓力感應器。4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置，其特征在于，所述塑料軟管蛇形彎曲水平埋設在模擬煤層材料中。5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于相似模擬試驗臺上的煤層瓦斯壓力測試裝置，其特征在于，所述瓦斯阻泄板采用2_厚的透明PC塑料板。
【文檔編號】E21B47/06GK205714172SQ201620456989
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】劉占新, 秦超, 王嘉偉
【申請人】山東科技大學