[发明专利]使用测量钻孔内负压及流量分布特性的实验装置进行的实验方法

权利要求书

1.使用测量钻孔内负压及流量分布特性的实验装置进行的实验方法，其特征在于：

测量钻孔内负压及流量分布特性的实验装置包括气水分离箱、水环真空泵和煤砂装填箱，煤砂装填箱顶部敞口处设有箱盖；气水分离箱顶部向上连接有进水/排气管和第一连接软管，第一连接软管与水环真空泵的排气口相连接；气水分离箱一侧壁底部连接有排水管，气水分离箱另一侧壁底部通过供水管与水环真空泵的储水室相连接，供水管上设有供水阀；进水/排气管上设有进水/排气阀，排水管上设有排水阀；

煤砂装填箱内密实填充有用于模拟目标煤体的煤砂，煤砂装填箱中部的煤砂内设有由铁丝网制成的抽采管；抽采管的一端为连接端，抽采管的连接端位于煤砂装填箱的长度方向的一端且抽采管的连接端连接有第二连接软管；抽采管的另一端为其末端并位于煤砂装填箱的长度方向的另一端；水环真空泵的进气口通过第二连接软管连接抽采管的连接端；第二连接软管上设有用于调节抽采管内负压的调节阀；

抽采管均匀间隔连接有若干皮托管，相邻皮托管之间的间距为5±0.2米；皮托管的一端向上伸出煤砂装填箱，皮托管的另一端伸入抽采管且其开口朝向抽采管的末端；

煤砂装填箱的前侧壁、后侧壁和底壁上均匀设有多个通气孔，箱盖上均匀设有多个通气孔，相邻通气孔的孔间距均为0.1±0.01米；

所述第二连接软管上设有真空表；

实验方法依次按以下步骤进行：

第一步骤是预备步骤，包括煤砂装填箱的预备和水环真空泵的预备；

①煤砂装填箱的预备：使用铁皮制作长度大于等于50米的煤砂装填箱，使用直径0.1±0.01毫米的钻头，在煤砂装填箱的前侧壁、后侧壁和底壁上以及箱盖上进行均匀钻孔形成多个通气孔，钻孔时确保相邻通气孔的孔间距为0.1±0.01米；在煤砂装填箱的长度方向的侧壁中部加工出用于抽采管与第二连接软管相连接的通孔；

沿煤砂装填箱的长度方向，在煤砂装填箱的箱盖上每间隔5±0.2米，使用直径为2±0.1毫米的钻头加工出用于安装皮托管的安装孔；

实验研究煤矿某个实际煤层的钻孔内负压及流量分布特性时，该实际位置处的煤体即为目标煤体；对取自模拟的目标煤体所在地层内的煤样进行筛分，将筛分后获得的粉煤作为向煤砂装填箱内填充的煤砂；使用铁丝网箍成抽采管；

在煤砂装填箱的底部填充准备好的煤砂，煤砂填充至与抽采管预定的底端位置相齐平；然后将制作好的抽采管放入煤砂装填箱，使抽采管位于煤砂装填箱的中部；将带有调节阀的第二连接软管通过所述通孔与抽采管相连接，然后沿抽采管两侧向煤砂装填箱内继续填充煤砂，并由实验人员将煤砂装填箱内的煤砂压实到与目标煤体相同的程度；煤砂填充完毕后，在与安装孔相对应的位置上将皮托管插入抽采管内，盖上煤砂装填箱的箱盖并使各皮托管均通过安装孔伸出箱盖；

②水环真空泵的预备：关闭排水阀，打开进水/排气阀，通过进水/排气管向气水分离箱内充入水，使气水分离箱内的液位高度位于气水分离箱的中上部；在气水分离箱和水环真空泵的排气口之间连接第一连接软管；使用供水管连接气水分离箱的底部和水环真空泵的储水室；

第二步骤是负压形成步骤，确保调节阀、供水阀和进水/排气阀处于打开位置，打开水环真空泵，通过调节阀调节抽采管内的负压，外界空气经各通气孔进入煤砂装填箱，通过煤砂后进入抽采管，被水环真空泵抽出；

水环真空泵工作时，抽取的气体和水环真空泵内的水形成的气水混合物由第一连接软管排入气水分离箱的顶部；气水混合物进入气水分离箱后，气水混合物中的水下落至气水分离箱中下部的水中，同时气水混合物中的气体进入气水分离箱上部并最终由进水/排气管排出；

第三步骤是测量步骤，水环真空泵工作30分钟后，在每一根皮托管上分别连接一个水柱U型压力计，各水柱U型压力计测量出抽采管相应部位的动压；然后将各皮托管上的水柱U型压力计取下，在每一根皮托管上分别连接一个水银U型压力计，各水银U型压力计测量出抽采管相应部位的静压；最后实验人员根据测得的抽采管各处的静压数据和动压数据得出抽采管内负压分布特性及流量分布特性。