[发明专利]一种用于物理相似模拟实验中的瓦斯涌出模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及煤层开采实验装置技术领域，更具体的涉及一种用于物理相似模拟实验中的瓦斯涌出模拟系统。

背景技术

我国是世界第一产煤大国，煤炭产量占世界的48.3％，同时煤炭又是我国的主要能源，分别占一次能源生产和消费总量的76％和69％。煤与瓦斯安全共采是当今科研一个重大的课题。煤炭的大规模开采，使得煤层开采深度不断加深，煤层中瓦斯压力急剧增大，导致工作面瓦斯涌出量急剧上升，严重的瓦斯动力现象频频出现，甚至发生瓦斯燃烧、爆炸及煤与瓦斯突出之类的恶性事故，严重威胁着矿井安全生产，造成了重大的人员伤亡、经济损失和不良的社会影响。为有效的消除瓦斯灾害给经济社会带来的损失，学者们进行了大量研究，瓦斯防治的有效手段之一就是制定合理的瓦斯抽采方案，但瓦斯抽采方案的合理与否，与煤层开采瓦斯的运移富集有莫大的关系。现阶段，诸多学者为研究煤层开采瓦斯在覆岩裂隙中的运移富集规律，一种有效的手段就是通过物理相似模拟实验，但现有技术中，准确的模拟煤层开采后瓦斯的涌出仍难以实现，因此有必要研发一种能够模拟瓦斯涌出的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于物理相似模拟实验中的瓦斯涌出模拟系统，用于模拟煤层开采条件下瓦斯的涌出规律，为研究受采动影响下覆岩中瓦斯运移、瓦斯抽采提供便利。

本发明是这样实现的，一种用于物理相似模拟实验中的瓦斯涌出模拟系统，包括瓦斯注入机构和瓦斯散逸模拟机构；

所述瓦斯注入机构包括气瓶柜、瓦斯钢瓶、气体减压阀、气体总管路、气体注入控制柜、分气体质量流量计、微调旋钮、气体缓冲罐、数显压力表、总气体质量流量计、数据传输线和电脑；所述瓦斯钢瓶设置于气瓶柜中，所述气体注入控制柜内设置有气体缓冲罐、数显压力表、总气体质量流量计和多个分气体质量流量计，所述瓦斯钢瓶设置有气体减压阀，所述气体减压阀与气体总管路连通然后接入气体缓冲罐，所述气体缓冲罐设置有数显压力表，所述气体缓冲罐通过气体输送管路连接总气体质量流量计，总气体质量流量计出来的气体经多通道管路分别连接至各分气体质量流量计，连接各分气体质量流量计的每个通道管路进入气体流量的大小由微调旋钮进行调节，各分气体质量流量计的气体出口分别连接有分管路，所述数显压力表、总气体质量流量计经数据传输线连接至电脑；

所述瓦斯散逸模拟机构包括分管路、开采条钢、实验箱体、基座和开采液压缸，所述实验箱体的底部设置有基座，所述基座内安装有开采液压缸，所述基座的上方设置有多个紧挨在一起的开采条钢，每个开采条钢的底部由2个并联的开采液压缸支撑，所述分管路将气体输送至开采条钢。

进一步，所述开采条钢的内部中空，所述开采条钢的上表面均匀设置有散逸孔，所述开采条钢的下表面设置有管路进气孔并于管路进气孔处向下固连有钢管，所述钢管的下端与分管路连接。

进一步，所述总气体质量流量计和分气体质量流量计均为MF气体质量流量计。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种用于物理相似模拟实验中的瓦斯涌出模拟系统，包括瓦斯注入机构和瓦斯散逸模拟机构，能够用于模拟煤层开采条件下瓦斯的涌出规律，为研究受采动影响下覆岩中瓦斯运移、瓦斯抽采提供便利。本发明能够通过调节瓦斯流量模拟瓦斯涌出，在气路设计上采用缓冲罐缓冲稳压，模拟瓦斯压力大小，也是其一大特色，并将压力、流量等数据时时传入电脑保存，对实验后续分析数据有非常大帮助。本发明模拟系统中，气体由瓦斯钢瓶到气体注入控制柜，然后经分管路分别进入条钢，最后经过条钢上表面的散逸孔均匀的散逸到采空区，来模拟受采动影响瓦斯涌出也是一大创新，不仅解决了实验模型的煤层开采问题，也解决了瓦斯分源涌出的模拟问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供一种用于物理相似模拟实验中的瓦斯涌出模拟系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。