[发明专利]一种瓦斯变负压抽采制度精细化模拟装置及方法

权利要求书

1.一种瓦斯变负压抽采制度精细化模拟装置，包括底座、放置在底座上的样品缸及填充在样品缸内的煤体，其特征在于：还包括负压泵、气瓶、加压泵和注气管，所述样品缸的一端开口且向煤层内钻有钻孔，所述钻孔内伸入有抽采管，所述抽采管的外部通过连接管与负压泵连接，所述样品缸的外侧固定有位于中部的注气体，所述注气体为包裹样品缸的环形槽，所述样品缸的位于注气体内侧的表面布满圆孔，所述气瓶通过加压泵加压后经过注气管与注气体连接，所述的瓦斯变负压抽采制度精细化模拟装置的使用方法包括以下步骤：

（1）在实验室制成测试用标准圆柱状样品作为煤体；

（2）在圆柱状样品中心钻出与施工时成比例的钻孔；

（3）连接管路，组装模拟装置，并检查装置的完好性、气密性；

（4）将圆柱状样品放入样品缸内；

（5）在抽采管的外表面涂抹聚氨酯材料，送入钻孔，将聚氨酯材料放置至完全膨胀作为密封体；

（6）调节样品缸上方的千斤顶及后支撑体一侧的千斤顶使应变片所受压力为设计应力，使煤体的径向压力和轴向压力达到设计应力；

（7）根据煤体所受压力情况，启动加压泵，使其压力达到煤体压力；

（8）启动负压泵抽取煤体内的气体，测定气体流量和气体压力，计算从注气体到煤体内的气体渗透性；

（9）在步骤（6）中设计不同的设计应力，根据步骤（8）分析煤体受到不同设计应力条件下气体渗透性的变化特征；

（10）在步骤（8）中使负压泵产生不同的负压，根据步骤（8）分析负压泵产生不同负压条件下气体渗透性的变化特征；

（11）在步骤（1）中使用不同特性的圆柱状样品作为煤体，根据步骤（8）分析不同特性煤体的条件下气体渗透性的变化特征。

2.根据权利要求1所述的瓦斯变负压抽采制度精细化模拟装置，其特征在于：所述连接管上安装有阀门、流量计和压力表。

3.根据权利要求2所述的瓦斯变负压抽采制度精细化模拟装置，其特征在于：所述样品缸的另一端设有位于样品缸内的轴压施加体，所述轴压施加体的中心设有受力柱，所述底座上设有位于样品缸一侧的后支撑体，所述后支撑体的一侧固定有朝向受力柱的千斤顶。

4.根据权利要求3所述的瓦斯变负压抽采制度精细化模拟装置，其特征在于：所述轴压施加体为与样品缸横截面形状相同的圆板。

5.根据权利要求4所述的瓦斯变负压抽采制度精细化模拟装置，其特征在于：所述轴压施加体的边缘设有向外翻折的折边，所述样品缸轴压施加体的外侧设有控制环，所述折边搭接在控制环上，所述控制环的外侧边缘与样品缸一体连接。

6.根据权利要求5所述的瓦斯变负压抽采制度精细化模拟装置，其特征在于：所述样品缸包括上下对接的上缸体和下缸体，所述注气体包括分别与上缸体、下缸体连接的上半体和下半体，所述控制环包括分别与上缸体、下缸体连接的上环体和下环体，所述样品缸的两端通过钢丝绳勒紧，所述下缸体在与上缸体的对接面向上延伸有紧贴上缸体内表面的样品缸内伸缩体，所述下环体在与上环体的对接面向上延伸有紧贴上环体内表面的控制环内伸缩体。

7.根据权利要求6所述的瓦斯变负压抽采制度精细化模拟装置，其特征在于：所述下缸体的下方固定有供钢丝绳穿过的穿绳板，所述上缸体的上方安装有限位槽，所述钢丝绳首尾相连且下方穿过穿绳板、上方位于限位槽内。

8.根据权利要求7所述的瓦斯变负压抽采制度精细化模拟装置，其特征在于：所述上缸体的上方也安装有位于限位槽下方的千斤顶，所述千斤顶的支撑杆端部为安装有应变片的加载头。

9.根据权利要求8所述的瓦斯变负压抽采制度精细化模拟装置，其特征在于：所述限位槽与其下方的千斤顶之间连接有多级伸缩体。