[发明专利]一种含瓦斯煤超高压水射流割缝相似模拟系统及方法

摘要

发明提供一种含瓦斯煤超高压水射流割缝相似模拟系统及方法。该模拟系统包括加载装置、脱气装置、注气装置、割缝装置、数据采集装置和实验腔体。工作时，脱气装置对实验腔体内腔抽真空。注气装置在设定的瓦斯压力下对实验腔体内充气。试验时，水经由超高压水泵加压后，通过压力控制装置流向自旋式割缝器。自旋式割缝器产生高速射流对孔洞周围的煤体进行切割。所述气压采集仪、应变采集仪和流量计实时采集气压、应变和瓦斯流量的变化。该系统的使用方法，包括制作煤层、开挖孔洞、抽真空、充气、加载和试验等步骤。该装置可物理模拟超高压水射流割缝过程，对于揭示超高压水射流割缝增透机理及技术参数优化具有重要的理论和实践指导意义。

主权项

1.一种含瓦斯煤超高压水射流割缝相似模拟系统，其特征在于：包括加载装置、脱气装置、注气装置、割缝装置、数据采集装置、实验腔体(8)、煤层16和气渣分离器(17)；所述实验腔体(8)包括箱体(801)和上盖(802)；所述箱体(801)整体为一个矩形箱体；所述上盖(802)可覆盖箱体(801)的上端敞口处；所述箱体(801)的底部和侧壁上设置有若干供管道或管线穿过的通孔；所述箱体(801)的底部通孔中嵌合有下密封套筒(8011)；所述煤层(16)布置在实验腔体(8)内腔中；所述煤层(16)底部设置有孔洞；所述下密封套筒(8011)的一端伸入孔洞中，另一端伸出实验腔体(8)底部；所述割缝装置包括超高压水泵(1)、压力控制装置(2)和自旋式割缝器(3)。所述超高压水泵(1)、压力控制装置(2)和自旋式割缝器(3)通过管道依次连接；所述自旋式割缝器(3)穿过下密封套筒(8011)后，布置在煤层(16)底部孔洞中；所述数据采集装置包括气压采集仪(9)、转接头(10)、气管(11)、应变采集仪(12)、应变片(13)和计算机(20)；所述的气压采集仪(9)和应变采集仪(12)均与计算机(20)连接；所述气压采集仪(9)、转接头(10)和气管(11)通过管线依次连接；所述应变采集仪(12)、转接头(10)和应变片(13)通过管线依次连接；所述气管(11)和应变片(13)布置在煤层(16)内；所述脱气装置和注气装置通过箱体(801)侧壁上的孔洞与实验腔体(8)内腔连接；所述气渣分离器(17)的入口端与下密封套筒(8011)连接，出口端与阀门(18)和流量计(19)连接；工作时，脱气装置对实验腔体(8)内腔抽真空；注气装置在设定的瓦斯压力下对实验腔体(8)内充气，煤层(16)吸附瓦斯；加载装置对煤层(16)施加三个方向的围压；试验时，水经由超高压水泵(1)加压后，通过压力控制装置(2)流向自旋式割缝器(3)。自旋式割缝器(3)产生高速射流对孔洞周围的煤体进行切割；形成一条垂直于孔洞轴向方向的圆盘状缝槽；所述气压采集仪(9)、应变采集仪(12)和流量计(19)实时采集气压、应变和瓦斯流量的变化。