[实用新型]煤层水力冲孔模拟实验装置

说明书

本实用新型涉及一种煤层水力冲孔模拟实验装置，包括压煤柱头、储煤缸体、压力机、实验泵机、煤电钻、实验气瓶、压力传感器、压力检测仪，储煤缸体的上方设有压煤柱头，压煤柱头下部的压头与所述储煤缸体的内腔相匹配，压煤柱头上设有压力机，储煤缸体的侧壁设有充气管，充气管可连接实验气瓶实现向储煤缸体内部充气，所述煤电钻可以对储煤缸体内模拟的煤层进行钻进，实验泵机可以对成孔后的煤层进行水力冲孔实验，所述压力检测仪连接布置于煤层中的压力传感器，实时监测每层压力。本实用新型合理地模拟了煤层水力冲孔的过程，为后续的实验提供了可靠的实验装置及实验方法，为实际施工提供可靠的理论依据和方法措施。

技术领域

本实用新型涉及煤层水力冲孔实验装置的技术领域，特别涉及一种煤层水力冲孔模拟实验装置。

背景技术

目前，煤层中含有大量的煤层气，又称为瓦斯，它不仅是宝贵的资源，也是煤矿地下开采中煤与瓦斯突出潜能的重要组成部分，我国是煤炭资源大国，随着煤炭工业的高速发展，瓦斯涌出量剧增，因瓦斯突出、爆炸引起的煤矿事故迅速上升，同时，煤层气又是一种优质、洁净的燃料，如果得到合理的开发、回收和利用，不仅可以减少煤矿事故的发生，保障煤矿的正常生产，还可以解决我国能源紧缺的问题。但是，我国地质条件复杂，煤岩渗透率低，渗透率恰恰是反应煤岩中流体移运难易程度的标志，同时，也是地层损害评价与天然气开采设计的重要参数，现有的提高煤层瓦斯抽采率的主要技术方案有：大直径密集钻孔、水力冲孔、水力压裂架支撑剂技术、水力割缝等。其中水力冲孔主要是通过中高压水冲出煤层中部分煤体和瓦斯，起到卸压、增加煤层透气性、降低煤体弹性势能、降低煤体瓦斯和解吸速度、减小瓦斯膨胀能的效果。

现有对煤层气开采的实验研究主要是模拟研究假三轴条件下煤层渗透率随着应力、瓦斯压力、温度变化而变化的关系，并在此基础上提出各种提高煤层渗透性的方法。虽然这些渗流模拟实验在一定程度上说明了各种影响因素对煤层气流动的影响作用，但鉴于煤层气开采工作的复杂性，这些模拟状态与现场实际情况相差较远，并不能全面地说明实际条件下的煤层气抽采受到各因素的作用。因此本领域技术人员致力于开发一种能够在实验室物理模拟煤层气开采的实验装置，这其中对水力冲孔方案的研究就需要设计一种便于冲孔的实验装置。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种煤层水力冲孔模拟实验装置。

具体内容如下：煤层水力冲孔模拟实验装置，该装置包括储煤缸体、压煤柱头及压力机构，其特征是：

所述的储煤缸体的两端分别设有与其内部连通的充气管和钻煤过孔，钻煤过孔内塞装有密封端盖，该密封端盖通过螺栓固定在储煤缸体上，在储煤缸体的两侧均设有与其内部连通的充气管和监测通孔，每个监测通孔内均塞装有密封的接线堵头，该接线堵头通过螺栓固定在储煤缸体上，所述的接线堵头包括与监测通孔匹配的密封堵头及固定在储煤缸体上的法兰盘，在法兰盘上固定有围绕密封堵头根部一周的密封垫圈，法兰盘上还设有用于螺栓固定的安装孔，在密封堵头内预设有若干根数据传输用的接线柱，且接线柱的两端分别穿出法兰盘的外端面和密封堵头的内端面；

所述的压煤柱头包括一体化结构的压头和承重柄，所述的压头与储煤缸体的内腔相匹配，在压头的外侧壁上设有若干圈相互平行的密封环，在承重柄上固定有横向伸出的起重柱。

优选的，所述的压力机构包括底座、设置在底座上的压力机，底座上表面设有沿导轨自由运动且能够经过压力机正下方的平板车。

优选的，所述的储煤缸体上表面的拐角处均固定有起重环。

优选的，还包括抽真空用的真空泵、存储实验气体的实验气瓶和测试气体压力的气体压力表。

优选的，所述的实验气瓶内存储的是N₂或CO₂。

优选的，还包括用于煤体钻孔的煤电钻。

优选的，还包括水力冲孔用的实验泵机及连接在实验泵机上的喷头。