[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

说明书

本发明公开了一种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，气水分离箱顶部向上连接有进水/排气管和第一连接软管，接软管与水环真空泵的排气口相连接；气水分离箱连接有排水管和供水管；煤砂装填箱内密实填充有煤砂，煤砂装填箱中部设有抽采管；抽采管均匀间隔连接有若干皮托管，煤砂装填箱的前后侧壁和底壁上以及箱盖上均匀设有多个通气孔。本发明还公开了使用上述实验装置进行的实验方法。本发明能够模拟硬煤钻孔和软煤钻孔抽采瓦斯过程，能够测试完整孔、塌孔和堵孔时钻孔内负压及流量分布特性，测量装置对孔内负压的影响小，测量结果与理论计算相接近。

技术领域

本发明属于矿井瓦斯灾害治理领域，尤其涉及一种可测量瓦斯抽采孔内负压分布特性及流量分布特性的实验装置。

背景技术

瓦斯作为煤矿事故的头号“杀手”，一直是煤矿安全的重点监视对象。瓦斯治理是保证煤矿安全生产的关键因素，同时也是煤矿灾害治理的一个急需攻克的难点重点。瓦斯抽采是经过专家论证和实践的治理瓦斯的主要措施，但是由于影响瓦斯抽采的因素太多，导致抽采效果达不到预期目标。因此，就非常有必要对瓦斯抽采的主要影响因素进行研究分析。

众所周知，瓦斯抽采负压是影响瓦斯抽采的重要因素，它不仅影响着抽采瓦斯流量和浓度，并且还会受到钻孔变化的影响制约。现场实测是很好的研究抽采负压对抽采质量影响的方法，但却存在着以下两方面的问题：

1）、在硬煤打孔测量时，通常采用孔内下放测压束管或者紫铜管进行测量，但是由于束管或紫铜管的存在改变了孔内的流场增加了孔内负压损失，另外作为导压管束管或紫铜管也会增加负压损失，导致测量的结果跟理论计算的结果差距较大。

2）、在软煤打孔测量时，由于软煤孔内支撑性太差，容易出现塌孔堵孔等现象，导致无法下放束管或紫铜管，无法进行测量。

因此，在实验室建立一个接近现场实际的可测量瓦斯抽采钻孔孔内负压分布特性及流量分布特性的实验装置，可以测试钻孔完整孔、塌孔、堵孔、不同封孔质量等情况时的孔内负压分布及流量分布，不仅能很方便的测量抽采钻孔孔内负压分布特性及流量分布，而且测量结果与理论计算相接近。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量钻孔内负压及流量分布特性的实验装置，能够模拟硬煤钻孔和软煤钻孔，并且能够防止塌孔和堵孔等现象，测量装置对负压的影响小。

为实现上述目的，本发明的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12。

本发明的目的还在于提供一种使用上述实验装置进行的实验方法，该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；