[实用新型]采空区卸压煤层气抽采模拟实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及采空区卸压煤层气抽采模拟实验装置，尤其适用于测试卸压煤层气抽采和煤层气治理方案。

背景技术

煤层气是煤炭的伴生气体，又称瓦斯。煤层气同天然气一样，二者主要成分都是甲烷，都是一种重要的清洁能源，其发热量为33.5～36.8MJ/m³，相当于1.3千克标准煤的发热量。但同时由于该气体在5％～16％的浓度下具有爆炸性，因此又是威胁煤矿开采的有害气体，我国每年都发生多起重特大煤层气事故，造成了很大的经济损失和不良影响。如能将煤层气抽出加以利用，即能提高资源利用率，又能减少煤层气向工作空间的涌出，避免煤层气事故的发生，同时还能减少煤层气排放引起的环境污染，具有一举多得的作用。

但我国绝大多数矿区煤层具有变质程度高、渗透率低和含气饱和度低的特点，决定了我国开采煤层气不能像美国一样，采取地面钻井直抽或预抽的方式。实践表明，一旦煤层开采引起岩层移动，即使渗透率很低的煤层，其渗透率也将增大数十倍至数百倍，这就给煤层气的抽采提供了可能。因而，煤炭采动过程中卸压煤层气的抽采将是我国煤层气开采的重要途径。卸压煤层气的抽采目前已经引起了国家的高度重视。国家发展改革委已完成了《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十一五”规划》编制工作。国务院办公厅在2006年6月份又出台了“关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见”，制定了加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的政策措施。因此，煤矿区加大采空区卸压煤层气抽采已是煤矿安全生产形式和国内政策形式下的必然趋势。如何在目前已经形成部分煤层气抽采系统的条件下，优化煤层气抽采系统和抽采性能，把目前以煤炭开采安全为目的的卸压煤层气被动抽采转化为作为资源开采加以利用的主动开采，并促进煤矿加大综放(采)面长度实现煤与煤层气共同高产高效安全开采的模式，是目前煤矿区欲加大卸压煤层气抽采的重要前提工作。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构紧凑合理，密闭性好，安全性能高，模拟效果好的采空区卸压煤层气抽采模拟实验装置。

为实现上述目的，本实用新型的煤层气抽采模拟实验装置，由设在模型架上盛放模拟煤矿现场层状岩体类似介质的模型主体，与模型主体相连的输气装置、通风动力系统和数据采集器构成，模型主体上设有工作面，工作面的一端设有与之连通的进风巷管，另一端设有与抽风机相连的回风巷管和内错尾巷管，工作面上方设有与循环真空泵管路相连的高抽巷，各管路上均布有与数据采集器相连的传感器，模型主体上分别设有与输气装置管路相通的工作面煤层气释放管、采空区底部煤层气释放管和邻近层煤层气释放板。

所述的输气装置由煤层气罐，与煤层气罐相连的稳压箱和与稳压箱管路相连的流量计构成；所述的邻近层煤层气释放板上设有能够均匀排气的煤层气释放孔，所述的模型主体内设有分割板，分割板的底角处设有进风巷。

本实用新型选用与煤矿现场层状岩体相似的类似介质，并根据煤层顶板的“O-X”型破断形式、岩层移动规律、采动岩体裂隙发展的“0”形圈特征进行采空区介质的堆积和承压，与煤矿现场邻近层煤层气主要沿采动裂隙的流动规律相符合。可以方便的模拟采空区卸压煤层气的抽采、采空区卸压煤层气对工作面煤层气涌出量的影响、尾巷抽出采空区煤层气量。当高抽巷位置布置在不同高度不同层位时可以测试高抽巷位置对卸压煤层气的抽采效果；同时可以改变高抽巷的抽采负压，测试高抽巷抽采负压的变化对卸压煤层气抽采量的影响。可以测试内错尾巷不同位置、不同参数以及多尾巷布置抽出煤层气量以及对工作空间煤层气涌出量的影响，以及对高抽巷抽采煤层气性能的影响。当尾巷分别布置在模型的不同位置时，在同一煤层气注入量的情况下，可以测试内错尾巷距离回风巷的最佳位置以及内错尾巷的合理参数；同时可以测试在高产高效大采长工作面条件下布置两条内错尾巷对采空区煤层气抽出量的影响。其结构紧凑合理，密闭性好，安全性能高，模拟效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型模型主体结构示意图。

图3是图1的A-A剖视结构示意图。

图4是邻近层煤层气释放板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的描述：

图1所示，本实用新型的煤层气抽采模拟实验装置，由设在模型架2上盛放模拟煤矿现场层状岩体的模型主体1，与模型主体1相连的输气装置、通风动力系统和数据采集器18构成，模型主体1主要为实验工作面的工作空间和采动影响范围，包括有采空区的横三区、竖三带。并在相应位置设有开采活动所需要的工作面12、工作面12的一端设有与管路相连的进风巷11，另一端设有与抽风机9相连的一个回风巷3和多个内错尾巷4，工作面上方设有能与循环真空泵10相连的多个高抽巷5，抽风机9给模型工作面提供负压通风，循环真空泵10则用来模拟煤矿现场水循环泵进行卸压煤层气的抽采。多个内错尾巷4和多个高抽巷5入口处均设有连接阀门，根据不同实验连接不同的巷道口阀门，图2图3所示。各管路上均布有与数据采集器18相连的传感器7，传感器7分为煤层气浓度传感器、压力传感器、风速传感器，集中由采集器18采集，由计算机并行处理。模型主体1上分别设有多个与输气装置管路相通的工作面煤层气释放管13、采空区底部煤层气释放管14和邻近层煤层气释放管15，煤层气释放管15上设有邻近层煤层气释放板17，邻近层煤层气释放板17上设有能够均匀释放煤层气的释放孔，图4所示。输气装置由煤层气罐24，与煤层气罐24相连的稳压箱20和与稳压箱20管路相连的流量计23构成。煤层气罐24上安装有控制煤层气注入压力的降压阀25，以保证煤层气稳压箱20内压力保持平衡。稳压箱20上设有压力表21，可随时观察稳压箱20内的压力稳定情况，通过流量计23可调节煤层气注入量，保持与所实验工作面各地点煤层气释放量一致。模型主体1内同时设有可改变实验工作面长度的两块分割板26，每块分割板26的底角处均设有进风巷11。