[发明专利]煤与瓦斯共采三维模拟实验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验装置，尤其涉及一种煤与瓦斯共采三维模拟实验台。

背景技术

煤矿开采后，上覆岩层破裂，在采场四周形成应力卸压区和岩层破裂区，从而增加煤体与岩层的透气性，煤体中的瓦斯气体就会释放，在裂隙区内运移。对于高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层，为了避免瓦斯爆炸等事故，一般需要进行采前瓦斯预先抽放以及开采过程中进行瓦斯抽放与治理，降低煤层中的瓦斯含量，为了提高瓦斯抽放效率，需要研究开采过程中瓦斯的运移规律。目前关于瓦斯运移规律研究主要是理论分析、数值模拟计算以及现场观测等方法，也进行过一些简单的模拟试验，这些工作主要是为了抽放煤层中以及工作面的瓦斯，保障安全采煤。

然而瓦斯除了对煤矿开采带来巨大安全隐患与威胁外，同时也是宝贵的能源资源，要想在采煤过程中开采瓦斯，实现煤与瓦斯双能源共同开采，首先必须有足够的实验数据，综合研究煤层瓦斯在卸压、变形和破碎煤岩体中的解吸和流动规律，得出瓦斯流动与煤岩体裂隙耦合的时空演化及分布规律。然后可以根据研究的结果，实现煤与瓦斯共同开采。

现有技术中还没有一种实验装置能进行上述实验。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤与瓦斯共采三维模拟实验台，该实验台能模拟采煤过程中，煤层瓦斯在卸压、变形和破碎煤岩体中的解吸和流动规律。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的煤与瓦斯共采三维模拟实验台，包括箱体，其特征在于，所述的箱体上设有加压装置，还设有采煤装置，所述采煤装置可在箱体上移动，所述箱体上还设有进气装置和多个气体检测传感器。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的煤与瓦斯共采三维模拟实验台，由于箱体上设有加压装置，还设有采煤装置，所述采煤装置可在箱体上移动，所述箱体上还设有进气装置和多个气体检测传感器，可以模拟采煤过程中，煤层瓦斯在卸压、变形和破碎煤岩体中的解吸和流动规律，得出瓦斯流动与煤岩体裂隙耦合的时空演化及分布规律。

附图说明

图1为本发明煤与瓦斯共采三维模拟实验台的结构示意图；

图2为图1的B-B向示意图；

图3为本发明中采煤动力挂箱的结构示意图；

图4为本发明中行走辅助挂箱的结构示意图；

图5为本发明中液压系统原理图。

具体实施方式

本发明的煤与瓦斯共采三维模拟实验台，其较佳的具体实施方式如图1、图2所示，包括箱体1，所述的箱体1上设有加压装置，用于对箱体1内的矿石加载，所述的矿石可以是煤和矸石。还设有采煤装置，所述采煤装置可在箱体1上移动，对箱体1内的煤进行模拟开采。所述箱体上还设有进气装置和多个气体检测传感器用于对箱体1内的气体运移进行检测。

所述的箱体1的上部设有上盖5，便于向箱体1内装卸矿石，所述加压装置可以设在上盖5的上面。可以在上盖5上设置多个油缸6，所述油缸6的缸体固定在箱体1上，所述油缸6的活塞杆伸入到箱体1的内部，并在所述活塞杆的前端固定有压板4，油缸6动作，推动压板4，实现对矿石加载。

所述的采煤装置设于所述箱体1的下部，包括采煤动力挂箱3，所述采煤动力挂箱3连接有采煤刀具13，并可驱动采煤刀具13旋转，所述采煤刀具13伸入到所述箱体1的内部。采煤动力挂箱3的驱动下，采煤刀具13一边旋转，一边向前推进，实现对箱体1内煤的模拟开采。箱体1上可以设置观察孔7，用于观察箱体1内部的情况。

如图3所示，所述采煤动力挂箱3的内部设有油马达17，所述油马达17的输出轴与所述采煤刀具13连接，采煤刀具13的旋转动作由油马达17驱动。油马达17的可以通过万向联轴节19与采煤刀具13的一端连接，采煤刀具13的端部位置可以安装调心轴承20。采煤动力挂箱3的壳体18上还可以设置用于观测的玻璃窗和用于维修的活动门。

可以在所述箱体1的一侧设有第一导轨10，所述的采煤动力挂箱3设于第一导轨10上并可沿第一导轨10移动，第一导轨10可以有两条，采煤动力挂箱3内可以设有直线轴承与第一导轨10配合，方便采煤动力挂箱3的移动。所述采煤动力挂箱3连接有第一丝杆15，所述第一丝杆15可驱动采煤动力挂箱3移动，为采煤刀具的推进提供动力，采煤动力挂箱3内设有丝母与第一丝杆15啮合，第一丝杆15旋转带动丝母移动，进而驱动采煤动力挂箱3移动。