超声波脉冲致裂含瓦斯煤体渗流实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声波脉冲致裂含瓦斯煤体渗流实验装置及方法，采用超声波不同脉冲方式致裂煤体，使煤体原生裂隙扩展，新生裂隙发育，提高煤层渗透性。本发明专利技术在实验室通过施加三轴压力，模拟煤体受到的地应力，对煤样进行超声波空化诱导压裂，监测不同脉冲方式激励前后煤样的渗流特性变化，分析超声波脉冲致裂含瓦斯煤体渗流特性的影响规律，为超声波激励煤体这项新型增透技术提供理论依据和技术支撑。撑。撑。

【技术实现步骤摘要】
超声波脉冲致裂含瓦斯煤体渗流实验装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种超声波脉冲致裂含瓦斯煤体渗流实验装置及方法，涉及煤矿开采


技术介绍

[0002]我国是一个煤炭资源大国，也是煤炭消费大国。尽管煤炭在一次能源消费结构占比有所下降(2020年为56.8％)，但在相当长时期内煤炭仍将是我国主体能源。近年来，随着长期大规模开发，浅部资源日益枯竭，越来越多矿井进入深部开采阶段。深部开采煤层瓦斯含量、瓦斯涌出量急剧增大，已成为制约矿井安全高效生产的主要因素。我国大部分矿区煤层瓦斯赋存具有“三高两低”特征(三高：煤层高瓦斯含量、高可塑性结构、高吸附瓦斯能力；两低：煤层渗透率低、强化措施下煤层常规破裂裂隙占比低)，尤其是深部煤层渗透率低，使得采用常规钻孔预抽煤层瓦斯效果不理想，因此，如何提高低渗煤层的渗透率成为我国煤层气抽采和瓦斯灾害防治的关键。
[0003]目前国内外已先后提出了多种煤层致裂增透技术，如有水力化措施、二氧化碳爆破、高压空气爆破、电脉冲冲击波等增透技术。水力化措施主要包括水力压裂、水力割缝、高压水射流钻孔技术等，但水力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波脉冲致裂含瓦斯煤体渗流实验装置，所述实验装置包括超声激励系统、应力加载系统、气体控制系统和数据采集系统，其特征在于，所述超声激励系统包括超声波发射头(4
‑
1)、变幅杆(4
‑
2)、换能器(4
‑
3)和超声波发生器(4
‑
5)，所述超声波发生器(4
‑
5)连接变幅杆(4
‑
2)和换能器(4
‑
3)组合形成的电信号转化装置，所述电信号转化装置一端通过管道连接超声波发生器(4
‑
5)，另一端口连接超声波发射头(4
‑
1)，所述超声波发射头(4
‑
1)从立方体煤样(1
‑
1)单侧面打孔注水后插入立方体煤样(1
‑
1)中；所述立方体煤样(1
‑
1)超声波发射头(4
‑
1)插入单侧面设置后底座(1
‑
5)，所述后底座(1
‑
5)上设置有超声波发射头插入孔(4
‑
7)、第一气管路入孔(2
‑
4)、抽真空孔(2
‑
12)，第一气管路入孔(2
‑
5)通过第一气管路(2
‑
4)连接甲烷气瓶(2
‑
1)，抽真空孔(2
‑
12)通过抽气管路连接真空泵(2
‑
10)；所述应力加载系统包括伺服控制系统(3
‑
8)和伺服液压管路(3
‑
7)，伺服液压管路(3
‑
7)前端连接伺服控制系统(3
‑
8)，伺服液压管路(3
‑
7)后端同时连接X方向液压杆(3
‑
2)、Y方向液压杆(3
‑
4)和Z方向液压杆(3
‑
5)；所述伺服控制系统(3
‑
8)连接前端计算机(1
‑
6)。2.根据权利要求1所述的超声波脉冲致裂含瓦斯煤体渗流实验装置，其特征在于，所述气体控制系统包括气体供给装置和气体抽吸装置，所述气体供给装置包括甲烷气瓶(2
‑
1)、第一气管路(2
‑
4)和第二气管路(2
‑
6)，甲烷气瓶(2
‑
1)通过第一气管路(2
‑
4)连接后底座(1
‑
5)上的第一气管路入孔(2
‑
5)，甲烷气瓶(2
‑
1)和第一气管路入孔(2
‑
5)连接的第一气管路(2
‑
4)上设置压力表(2
‑
2)和第一阀门(2
‑
3)；第二气管路(2
‑
6)上设置了干燥过滤器(2
‑
7)、第三阀门(2
‑
8)和流量传感器(2
‑
9)，所述的流量传感器(2
‑
9)连接前端计算机(1
‑
6)；所述气体抽吸装置包括真空泵(2
‑
10)，真空泵(2
‑
10)通过抽气管路连接后底座(1
‑
5)上的抽真空孔(2
‑
12)，真空泵(2
‑
10)和抽真空孔(2
‑
12)连接的抽气管路上设置第二阀门(2
‑
11)。3.根据权利要求2所述的超声波脉冲致裂含瓦斯煤体渗流实验装置，其特征在于，所述数据采集系统包括计算机(1
‑
6)，计算机(1
‑
6)分别连接流量传感器(2
‑
9)和伺服控制系统(3
‑
8)，采集伺服控制系统(3
‑
8)三轴压力数据以及流量传感器(2
‑
9)在超声波激励下煤样(1
‑
1)渗透率的变化数据。4.根据权利要求3所述的超声波脉冲致裂含瓦斯煤体渗流实验装置，其特征在于，所述立方体煤样(1
‑
1)置于实验舱(1
‑
3)内，所述X方向液压杆(3
‑
2)上设置X方向抵推块(3
‑
1)，X方向液压杆(3
‑
2)带动X方向抵推块(3
‑
1)抵压在其运动方向实验舱(1
‑
3)固定面上；所述Y方向液压杆(3
‑
4)上设置Y方向抵推块(3
‑
3)，Y方向液压杆(3
‑
4)带动Y方向抵推块(3
‑
3)抵压在其运动方向实验舱(1
‑
3)固定面上；所述Z方向液压杆(3
‑
6)上设置Z方向抵推块(3
‑
5)，Z方向液压杆(3
‑
6)带动Z方向抵推块(3
‑
5)抵压在其运动方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树刚，林海飞，王瑞哲，秦雷，杨二豪，韩双泽，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：