瓦斯抽采物理模拟试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种瓦斯抽采物理模拟试验装置，在箱体侧壁上设置充气装置，在试件箱体的倾斜钢板上铺设模拟煤层，在模拟煤层上设置采气装置和抽气装置，采气装置包括成排设置的多个采气管，采气管由外管、内管和柱筒组成，内管与柱筒嵌套在外管内，柱筒下端口通过堵头密封，上端口与内管相通，在外管以及柱筒密封点之间的的管壁上开进气孔，提拉内管，当外管及柱筒上开设的进气孔近似在同一水平面时，模拟煤层内的气体经过进气孔后进入内管，再由内管顶部流出进入气体浓度检测仪；打开抽气管将试件箱体的气体外抽，隔设定的时间测量瓦斯浓度。该试验装置模型制作简单，为提高煤矿瓦斯治理提供了有力的技术支持，同时有效的降低了成本。

Physical simulation test device for gas drainage

The utility model discloses a physical simulation test device for gas drainage, which is provided with an inflation device on the side wall of the box body, a simulation coal seam is laid on the inclined steel plate of the test piece box body, a gas production device and a gas extraction device are arranged on the simulation coal seam, the gas production device includes a plurality of gas production pipes arranged in rows, the gas production pipe is composed of an outer pipe, an inner pipe and a cylinder, and the inner pipe and the cylinder are nested in the outer pipe, The lower end of the cylinder is sealed by a plug, and the upper end is connected with the inner tube. An air inlet is opened on the tube wall between the outer tube and the sealing point of the cylinder to lift the inner tube. When the air inlet opening on the outer tube and the cylinder is approximately at the same level, the gas in the simulated coal seam enters the inner tube after passing through the air inlet opening, and then flows out from the top of the inner tube to enter the gas concentration detector; open the air extraction tube to test the specimen The gas in the box is pumped outside, and the gas concentration is measured at a set time interval. The model of the test device is easy to make, which provides strong technical support for improving gas control in coal mines and effectively reduces the cost.

【技术实现步骤摘要】
瓦斯抽采物理模拟试验装置
本技术涉及试验装置，具体是一种瓦斯抽采物理模拟试验装置。
技术介绍
煤矿井下瓦斯爆炸事故常有发生，社会各界由此提高了对煤矿井下瓦斯抽采技术的重视程度。同时，也对煤矿井下瓦斯抽采技术提出了更高的要求。所以，要通过更为有效、创新的方法提高煤矿井下的瓦斯抽采率，尽可能地降低煤矿井下的瓦斯含量和煤矿井下瓦斯涌出含量，这对于实现煤矿井下作业稳定安全有着至关重要的作用，同时也对煤矿安全生产有着积极的促进作用。通过半个多世纪的发展，煤矿工作者们把我国各地煤层地质特点和开采条件相结合，摸索到很多适用于我国煤矿开采条件的井下传统瓦斯抽采技术。抽采技术的应用虽说对提高煤矿瓦斯治理有明显效果，可是却存在着一个普遍没办法忽视的问题―需要大量的煤岩层钻孔，而且这些抽采工程一定在具备施工钻孔的巷道条件后或者提前开掘专门的岩层巷道后才可以实施，这样就大大增加了煤矿开采的成本。同时，抽采过程中瓦斯赋存动态及抽采后残余瓦斯分布规律决定了后期煤矿开采安全性。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本技术提供一种瓦斯抽采物理模拟试验装置，该装置制作简单、成本低、实用性强，能够有效地模拟煤矿井下瓦斯抽采。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是:一种瓦斯抽采物理模拟试验装置，包括试件箱体、充气装置、采气装置、抽气管和模拟煤层，所述的试件箱体的底面钢板为呈一定角度的斜面；所述的模拟煤层铺设在底面钢板上；所述的充气装置包括充气管I、充气管II和充气管III，所述的充气管I、充气管II和充气管III为横贯试件箱体内部的中空钢管，其一端均固定连接在试件箱体的内壁上，另一端均穿出试件箱体相对一侧的外壁并与外部的充气源或抽气源连接，充气管I、充气管II和充气管III所在平面也是呈一定角度的斜面，且以上充气管距离底面钢板的距离相等；充气管I、充气管II和充气管III的管壁上分别开设有多组等间距设置的充气孔I、充气孔II和充气孔III；所述的采气装置竖向地设置于试件箱体内部，采气装置包括位于右部的一排采气管I、位于中部的一排采气管II、位于左部的一排采气管III和气体浓度检测仪，每排采气管均沿前后方向均匀布置的多根采气管组成；所述的采气管由外管、内管和柱筒组成，内管和柱筒均套设在外管内，所述的外管下端固定连接在底面钢板上；外管的管壁上还等间距的开设有多组径向贯通的进气孔I；所述的内管下端固定穿插于柱筒的上开口端，柱筒的下开口端设有堵头，柱筒的上端外部和下端各设有一个环形凹槽，在两个环形凹槽之间的柱筒的筒壁上开设一个径向贯通的进气孔a；所述的环形凹槽内通过装配O形密封圈与外管的内侧壁滑动密封配合；在上下环形凹槽之间的柱筒与外管的内壁之间形成环形空腔；所述的气体浓度检测仪与内管的顶部出口连接；所述的抽气管竖直地设置于试件箱体的中部，且抽气管的下部设置有沿其长度方向分布的多组抽气孔。本技术通过在在箱体侧壁上设置充气装置向箱体内充气，同时在试件箱体的倾斜钢板上铺设模拟煤层，在模拟煤层上设置采气装置和抽气装置，能方便地模块瓦斯抽采过程；其中采气装置包括成排设置的多个采气管，每个采气管由外管、内管和柱筒组成，内管与柱筒嵌套设在外管内，柱筒的下端口通过堵头密封，上端口与内管相通，柱筒与外管的内壁之间通过O形圈密封，在外管以及柱筒密封点之间的的管壁上均开设进气孔，在提拉内管的过程中，当外管及柱筒上开设的进气孔近似在同一水平面时，模拟煤层内的气体可以经过外管和柱筒上的进气孔后进入内管中，再由内管顶部流出进入气体浓度检测仪，即可方便测出特定的小孔周围的气体浓度，多个采气管即可获取多个区域的气体浓度；打开抽气管将试件箱体的气体外抽，间隔设定的时间可再通过采气管测量不同时间的瓦斯浓度。充气管不仅能在向模拟煤层中充气时作为充气装置使用，而且也能对模拟煤层进行抽气时作为抽气装置使用，从而还能使充气管作为模拟煤层中的水平钻孔。该试验装置方便的还原了抽采现场，模型制作简单，数据有效，为提高煤矿瓦斯治理提供了有力的技术支持，同时有效的降低了成本。进一步地，为了模拟出与真实煤层相近的环境，所述的模拟煤层为厚度为1m的倾斜煤层，模拟煤层按质量百分比由以下组分的材料均匀混合组成：水泥12％,砂子5％，水7％，活性炭1％，粉煤75％。进一步地，为保证模拟煤层的密封性及应力加载情况，模拟煤层上方从上至下为设置四层密封结构：砂石、混凝土、聚氨酯、混凝土。进一步地，为了提高模拟环境的真实性，底面钢板的倾斜角度为20度。作为一种优选，一排采气管I的长度均为197cm，且数量为四根，一排采气管II的长度均为183cm，且数量为五根、一排采气管III的长度均为168cm，且数量为四根。进一步地，为了防止进气孔I被杂质堵塞，进气孔I的外壁上还设有一层铁质纱网。作为一种优选，充气管I、充气管II和充气管III均为长190cm，直径2cm的钢管，在其管壁上每隔20cm开设直径为2mm的充气孔。作为一种优选，外管由其底部起分别在10cm、30cm、50cm、70cm、90cm处开设直径为1mm的进气孔I。作为一种优选，内管上的进气孔a的直径为2mm.作为一种优选，抽气管长183cm,直径为2cm,由底部起100cm内均布五组抽气孔，抽气孔的直径为2mm。附图说明图1是本技术的主视图；图2是图1的侧视图；图3是图1的俯视图；图4是本技术的采气管结构示意图；图5是本技术的内管与柱筒的装配图；图6是本技术的外管的结构示意图。图中：1、试件箱体，2、充气管I，3、充气管II，4、充气管III，5、模拟煤层，6、底面钢板，7、采气管I，8、采气管II，9、抽气管，10、采气管III，11、充气孔I，12、充气孔II，13、充气孔III，14、下端盖，15、外管，15-1、进气孔I，16、内管，17、上端盖，18、柱筒，18-1、堵头，18-2、进气孔a,18-3、环形凹槽，19、环形空腔，20、四层密封结构。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明。如图1至6所示，一种瓦斯抽采物理模拟试验装置，包括试件箱体1、充气装置、采气装置、抽气管9和模拟煤层5，所述的试件箱体1的底面钢板6为呈一定角度的斜面；所述的模拟煤层5铺设在底面钢板6上；所述的充气装置包括充气管I2、充气管II3和充气管III4，所述的充气管I2、充气管II3和充气管III4为横贯试件箱体1内部的中空钢管，其一端均固定连接在试件箱体1的内壁上，另一端均穿出试件箱体1相对一侧的外壁并与外部的充气源或抽气源连接，充气源可以为充满待测气体的气瓶，抽气源可以是负压泵；充气管I2、充气管II3和充气管III4所在平面也是呈一定角度的斜面，且以上充气管距离底面钢板6的距离相等；充气管I2、充气管II3和充气管III4的管壁上分别开设有多组等间距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瓦斯抽采物理模拟试验装置，其特征在于，包括试件箱体(1)、模拟煤层(5)、充气装置、采气装置和抽气管(9)；/n所述的试件箱体(1)的底面钢板(6)为呈一定角度的斜面；/n所述的模拟煤层(5)铺设在底面钢板(6)上；/n所述的充气装置包括充气管I(2)、充气管II(3)和充气管III(4)，所述的充气管I(2)、充气管II(3)和充气管III(4)为横贯试件箱体(1)内部的中空钢管，其一端均固定连接在试件箱体(1)的内壁上，另一端均穿出试件箱体(1)相对一侧的外壁并与外部的充气源或抽气源连接，充气管I(2)、充气管II(3)和充气管III(4)所在平面也是呈一定角度的斜面，且以上充气管距离底面钢板(6)的距离相等；充气管I(2)、充气管II(3)和充气管III(4)的管壁上分别开设有多组等间距设置的充气孔I(11)、充气孔II(12)和充气孔III(13)；/n所述的采气装置竖向地设置于试件箱体(1)内部，采气装置包括位于右部的一排采气管I(7)、位于中部的一排采气管II(8)、位于左部的一排采气管III(10)和气体浓度检测仪，每排采气管均沿前后方向均匀布置的多根采气管组成；所述的采气管由外管(15)、内管(16)和柱筒(18)组成，内管(16)和柱筒(18)均套设在外管(15)内，所述的外管(15)下端固定连接在底面钢板(6)上；外管(15)的管壁上还等间距的开设有多组径向贯通的进气孔I(15-1)；所述的内管(16)下端固定穿插于柱筒(18)的上开口端，柱筒(18)的下开口端设有堵头(18-1)，柱筒(18)的上端外部和下端各设有一个环形凹槽(18-3)，在两个环形凹槽(18-3)之间的柱筒(18)的筒壁上开设一个径向贯通的进气孔a(18-2)；所述的环形凹槽(18-3)内通过装配O形密封圈与外管(15)的内侧壁滑动密封配合；在上下环形凹槽(18-3)之间的柱筒(18)与外管(15)的内壁之间形成环形空腔(19)；所述的气体浓度检测仪与内管(16)的顶部出口连接；/n所述的抽气管(9)竖直地设置于试件箱体(1)的中部，且抽气管(9)的下部设置有沿其长度方向分布的多组抽气孔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种瓦斯抽采物理模拟试验装置，其特征在于，包括试件箱体(1)、模拟煤层(5)、充气装置、采气装置和抽气管(9)；
所述的试件箱体(1)的底面钢板(6)为呈一定角度的斜面；
所述的模拟煤层(5)铺设在底面钢板(6)上；
所述的充气装置包括充气管I(2)、充气管II(3)和充气管III(4)，所述的充气管I(2)、充气管II(3)和充气管III(4)为横贯试件箱体(1)内部的中空钢管，其一端均固定连接在试件箱体(1)的内壁上，另一端均穿出试件箱体(1)相对一侧的外壁并与外部的充气源或抽气源连接，充气管I(2)、充气管II(3)和充气管III(4)所在平面也是呈一定角度的斜面，且以上充气管距离底面钢板(6)的距离相等；充气管I(2)、充气管II(3)和充气管III(4)的管壁上分别开设有多组等间距设置的充气孔I(11)、充气孔II(12)和充气孔III(13)；
所述的采气装置竖向地设置于试件箱体(1)内部，采气装置包括位于右部的一排采气管I(7)、位于中部的一排采气管II(8)、位于左部的一排采气管III(10)和气体浓度检测仪，每排采气管均沿前后方向均匀布置的多根采气管组成；所述的采气管由外管(15)、内管(16)和柱筒(18)组成，内管(16)和柱筒(18)均套设在外管(15)内，所述的外管(15)下端固定连接在底面钢板(6)上；外管(15)的管壁上还等间距的开设有多组径向贯通的进气孔I(15-1)；所述的内管(16)下端固定穿插于柱筒(18)的上开口端，柱筒(18)的下开口端设有堵头(18-1)，柱筒(18)的上端外部和下端各设有一个环形凹槽(18-3)，在两个环形凹槽(18-3)之间的柱筒(18)的筒壁上开设一个径向贯通的进气孔a(18-2)；所述的环形凹槽(18-3)内通过装配O形密封圈与外管(15)的内侧壁滑动密封配合；在上下环形凹槽(18-3)之间的柱筒(18)与外管(15)的内壁之间形成环形空腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪吉林，程健维，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32