[发明专利]二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台

说明书

技术领域

本发明涉一种模拟实验台，具体涉及一种二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台。

背景技术

物理模拟实验是研究矿山压力、瓦斯运移的一种有效手段，是基于相似理论、因次分析法，选用脆性相似材料制作模型的实验室研究方法，广泛应用于水利、采矿、地质等部门。目前，采矿行业大多数的物理模拟实验主要涉及采场、井巷等岩体力学研究范畴，均是研究具有脆性多结构特性的岩体受力后产生弹塑性变形、位移、破碎以及岩块的垮落、压实等现象的。对于固热气耦合作用的研究也主要集中在理论分析和数值模拟方面等。对于固热气耦合在实验室开展物理相似模拟实验的较少。本专利涉及的二维固热气耦合物理模拟实台主要是针对这一课题研发的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台，可测定在煤层开采过程中，煤层上覆岩层应力及卸压瓦斯渗流速度随采动的变化规律，还可测定瓦斯渗流过程对煤岩体温度的影响，同时可研究改变煤岩体中恒温硅碳加热棒的温度对其中卸压瓦斯渗流速度的影响。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台，包括箱体和电阻丝，所述箱体的外壁上焊接有瓷片，所述瓷片上设有若干通孔，所述电阻丝穿过所述通孔均匀缠绕在箱体上，所述电阻丝采用Y型连接方式，所述箱体内设有开采煤层和岩层，所述开采煤层下方设有应力传感器，所述应力传感器通过电源线连接有108路应力采集仪和计算机，所述箱体的前壁胶接有两支架，所述上侧的支架上设有若干滑槽，所述滑槽内滑动连接有活动门，对应的，所述箱体上设有采煤口，所述采煤口的位置与所述开采煤层相对应，所述支架一端连接有一空腔立方体，所述空腔立方体一端连接有液压装置，所述液压装置上连接有若干伸缩棒，所述伸缩棒一端通过万向节连接有铲子，所述万向节上连接有一转轴，所述转轴一端连接有电机，所述电机通过支架焊接在所述伸缩棒上，所述空腔立方体下端设有一开口，所述开口下方螺纹连接有集煤罐，还包括充气系统、应力采集系统、渗透速度测试系统，所述充气系统包括空气压缩机、储气罐、阀门和压力表，所述空气压缩机和储气罐通过导气管相连，所述空气压缩机的出口设有阀门，所述应力采集系统包括应力传感器、所述应力采集系统包括应力传感器、108路应力采集仪和计算机，所述应力传感器、108路应力采集仪和计算机依次相连，所述渗透速度测试系统包括空气压缩机、阀门、压力表、储气罐、导气管和皂泡流量计，所述箱体外设有三通、测气孔、皂泡流量计，所述空气压缩机和储气罐与所述测气孔依次连接，所述三通一端连接有气囊、空气压缩机和压力表。

其中，所述储气罐上设有压力表。

其中，所述活动门与所述滑槽的连接处设有密封条。

其中，所述箱体内设有温度传感器，所述温度传感器通过电源线连接有温度显示屏，所述温度显示屏为触摸屏。

其中，所述电阻丝与所述温度显示屏相连，所述温度显示屏上设有若干控制开关。

其中，所述液压装置上设有控制所述伸缩棒的开关。

其中，所述液压装置还设有控制所述电机的控制开关。

其中，还包括一供电装置，所述供电装置包括蓄电池、电池盒和若干供电口，所述电池盒上设有太阳能接收板，所述太阳能接收板外包裹有防爆玻璃外壳，所述太阳能接收板通过电源线与所述蓄电池相连，所述蓄电池通过电源线与所述若干供电口相连，所述若干供电口位于所述电池盒的外壁上。

本发明具有以下有益效果：

 可测定在煤层开采过程中，煤层上覆岩层应力及卸压瓦斯渗流速度随采动的变化规律，还可测定瓦斯渗流过程对煤岩体温度的影响，同时可研究改变煤岩体中恒温硅碳加热棒的温度对其中卸压瓦斯渗流速度的影响，同时可以通过挖煤装置模拟不同的挖煤顺序，挖煤速率，挖煤角度，省时省力。

附图说明

图1为本发明实施例二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台的结构示意图。

图2为图1中箱体正面的结构示意图。

图3为为本发明实施例二维固热气三场耦合物理相似模拟实验台的局部结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。