多场耦合条件下轴向端面煤与瓦斯突出模拟试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多场耦合条件下轴向端面煤与瓦斯突出模拟试验系统，在主体模型的箱体底部设置四个流体注入通道，主体模型的底部铺设有防窜流板，突出气体供给管路分别接入四个流体注入通道内，突出气体供给管路包括依次通过管路相连的甲烷气瓶、气体增压泵、气体储罐、减压阀、气体压力表，在主体模型右侧的突出通道内通过夹持器安装有双爆破片作为瓦斯突出控制装置。采用从下方充气进行样品气体饱和，并增设防窜流板确保进气均匀；当样品饱和压力达到突出实验时停止饱和，在突出口通过夹持器安装双爆破片，并配备手摇式补压泵进行快速充气从而诱发突出；主体模型右侧的突出接口外通过管路连接有袋式过滤器，对突出后的气体进行过滤后再排放。进行过滤后再排放。进行过滤后再排放。

【技术实现步骤摘要】
多场耦合条件下轴向端面煤与瓦斯突出模拟试验系统


[0001]本专利技术属于瓦斯突出模拟试验设备
，具体涉及一种多场耦合条件下轴向端面煤与瓦斯突出模拟试验系统。

技术介绍

[0002]现有瓦斯突出模拟试验装置普遍采用真三轴模拟试验系统，但模拟系统的突出气体供给管路、突出后气体处理装置布置不合理，造成管路复杂，突出后气体未经处理直接排放。

技术实现思路

[0003]本专利技术拟提供一种适用于多煤层瓦斯的突出模拟试验系统，优化突出气体供给管路、突出后气体处理装置，使管路结构简化，并对突出后的气体进行过滤处理。
[0004]为此，本专利技术所采用的技术方案为：一种多场耦合条件下轴向端面煤与瓦斯突出模拟试验系统，包括主体模型、突出气体供给管路、突出后气体处理装置，所述主体模型包括主体高压腔模块和试件箱模块，所述试件箱模块为矩形试件容纳腔，在主体模型的箱体底部设置四个流体注入通道，主体模型的底部铺设有防窜流板，所述突出气体供给管路分别接入四个流体注入通道内，突出气体供给管路包括依次通过管路相连的甲烷气瓶、气体增压泵、气体储罐、减压阀、气体压力表，在主体模型右侧的突出通道内通过夹持器安装有双爆破片作为瓦斯突出控制装置，A爆破片的爆破压力为3—5MPa，B爆破片的爆破压力为6—8MPa；在A爆破片与B爆破片之间形成的爆破空间内设置有压裂控制孔，并配备有手摇补压泵进行快速充气从而诱发突出；主体模型右侧的突出接口外通过管路连接有袋式过滤器。
[0005]作为上述方案的优选，所述突出气体供给管路接有分支，为A爆破片与B爆破片之间的压裂控制孔提供诱发突出的气源。
[0006]进一步优选为，所述主体高压腔模块为外圆内圆的高压封闭压力仓结构，且矩形试件容纳腔与高压封闭压力仓的轴心线共线；主体高压腔模块由圆筒和左右圆端盖围成，在主体高压腔模块与试件箱模块之间安装有垫块。采用外圆内方的试件箱模块安装环境，内部耐压能力更强，密封能力更好，能提供的内部耐压能高达10MPa，为瓦斯突出模拟试验提供更好的试验环境；
[0007]进一步优选为，在所述试件箱模块下方的下垫块顶部左右间隔地设槽安装有一列升降器，所述升降器能突出下垫块外，也能沉入下垫块内；所述试件箱模块的底部通过衬板左右间隔地安装有一列滚轮，当试件箱模块推入主体高压腔模块内时，升降器支撑在滚轮下方。当试件箱模块推入主体高压腔模块内时，升降器支撑在滚轮下方，能更加轻松省力地进行试件箱模块的推入拉出，提高了安装的自动化程度，使大型模拟试验操作更加轻松省力。
[0008]进一步优选为，上述的多场耦合条件下轴向端面煤与瓦斯突出模拟试验系统，还
包括用于支撑主体模型的主体架，所述主体架呈矩形框架结构，主体模型置于矩形框架结构内，且主体模型的左右两端均伸到主体架外，主体架的右侧设置有转运滑轨，且转运滑轨延伸到主体高压腔模块的正下方，转运滑轨的宽度小于主体架的内空宽度；转运滑轨上滑动安装有试件箱升降转运架和右圆端盖转运架，试件箱升降转运架能进行升降运动，并用于支撑试件箱模块；右圆端盖转运架顶部呈弧形用于托起右圆端盖，试件箱升降转运架升起后正好能使试件箱模块水平推入主体高压腔模块内，试件箱升降转运架下降后顶部低于主体高压腔模块的底部，以便于滑入主体高压腔模块的下方，使得右圆端盖转运架能向左滑动到设定位置进行右圆端盖的安装。专门针对大型试件箱而设计的双转运架共用转运滑轨的结构形式，操作轻松，自动化程度高。
[0009]进一步优选为，所述主体架采用型钢焊接而成，结构强度好。
[0010]本专利技术的有益效果：优化管路布置，采用从下方充气进行样品气体饱和，并增设防窜流板确保进气均匀；当样品饱和压力达到突出实验时停止饱和，在突出口通过夹持器安装双爆破片，并配备手摇式补压泵进行快速充气从而诱发突出，和传统机械式诱突方式相比，该方法打开突出口更加安全、快速、彻底，不影响煤样吸附状态，对突出两相流的干扰也更小；主体模型右侧的突出接口外通过管路连接有袋式过滤器，对突出后的气体进行过滤后再排放。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的结构示意图。
[0012]图2为试件箱模块装入主体高压腔模块前的状态。
[0013]图3为本专利技术的主体模型的结构示意图。
[0014]图4为图3的内部左视图。
[0015]图5为试件箱模块的结构示意图。
[0016]图6为图4的内部左视图。
[0017]图7为加热管、控温探头、超声波探头的布置简易示图。
[0018]图8为防窜流板简易示图。
[0019]图9为主体模型的突出通道内安装双爆破片的结构。
具体实施方式
[0020]下面通过实施例并结合附图，对本专利技术作进一步说明：
[0021]如图1所示，一种多场耦合条件下轴向端面煤与瓦斯突出模拟试验系统，包括主体模型、突出气体供给管路、突出后气体处理装置。
[0022]主体模型包括主体高压腔模块和试件箱模块，所述试件箱模块为矩形试件容纳腔。在主体模型的箱体底部设置四个流体注入通道，主体模型的底部铺设有防窜流板30(如图6所示)。
[0023]突出气体供给管路分别接入四个流体注入通道内，并经过防窜流板30的匀流作用后送入试件箱内的煤试件进行气体饱和。突出气体供给管路包括依次通过管路相连的甲烷气瓶38、气体增压泵39、气体储罐40、减压阀41、气体压力表42。
[0024]在主体模型右侧的突出通道内通过夹持器43安装有双爆破片作为瓦斯突出控制
装置。A爆破片44的爆破压力为3—5MPa，B爆破片45的爆破压力为6—8MPa；在A爆破片与B爆破片之间形成的爆破空间内设置有压裂控制孔48，并配备有手摇补压泵46进行快速充气从而诱发突出。主体模型右侧的突出接口外通过管路连接有袋式过滤器47，用于过滤突出气体。
[0025]最好是，突出气体供给管路接有分支，为A爆破片与B爆破片之间的压裂控制孔48提供诱发突出的气源。此时，两条管路上各自设置截止阀。
[0026]结合图3、图9所示，在主体模型的突出通道内安装双爆破片作为瓦斯突出控制装置。根据样品实验时的突出压力，选择爆破压力在3—5MPa的A爆破片44、爆破压力在6—8MPa的B爆破片45在突出通道上内外间隔安装，两个爆破片的大小规格一致。突出测试时先通过压裂控制孔48向A爆破片、B爆破片之间注入高压流体，高压流体的压力低于B爆破片的压力，然后通过主体模型箱体底部的四个流体注入通道注气进行样品气体饱和，当样品饱和压力达到突出实验时停止饱和，最后使用补压泵通过压裂控制孔向爆破片44、爆破片45之间进行快速充气从而诱发突出。
[0027]A爆破片、B爆破片分为3种不同直径规格可更换，分别为20mm、30mm与50mm。突出通道的端头安装有法兰盘41用于连接突出后固体气体处理装置。
[0028]如图2所示，除主体模型外，还包括用于支撑主体模型的主体架37、转运滑轨36、试件箱升降转运架34和右圆端盖转运架35。主体模型包括主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多场耦合条件下轴向端面煤与瓦斯突出模拟试验系统，包括主体模型、突出气体供给管路、突出后气体处理装置，所述主体模型包括主体高压腔模块和试件箱模块，所述试件箱模块为矩形试件容纳腔，其特征在于：在主体模型的箱体底部设置四个流体注入通道，主体模型的底部铺设有防窜流板，所述突出气体供给管路分别接入四个流体注入通道内，突出气体供给管路包括依次通过管路相连的甲烷气瓶(38)、气体增压泵(39)、气体储罐(40)、减压阀(41)、气体压力表(42)，在主体模型右侧的突出通道内通过夹持器(43)安装有双爆破片作为瓦斯突出控制装置，A爆破片(44)的爆破压力为3—5MPa，B爆破片(45)的爆破压力为6—8MPa；在A爆破片与B爆破片之间形成的爆破空间内设置有压裂控制孔(48)，并配备有手摇补压泵(46)进行快速充气从而诱发突出；主体模型右侧的突出接口外通过管路连接有袋式过滤器(47)。2.按照权利要求1所述的多场耦合条件下轴向端面煤与瓦斯突出模拟试验系统，其特征在于：所述突出气体供给管路接有分支，为A爆破片与B爆破片之间的压裂控制孔(48)提供诱发突出的气源。3.按照权利要求1所述的多场耦合条件下轴向端面煤与瓦斯突出模拟试验系统，其特征在于：所述主体高压腔模块为外圆内圆的高压封闭压力仓结构，且矩形试件容纳腔与高压封闭压力仓的轴心线共线；主体高压腔模块由圆筒和左右圆端盖围成，在主体高压腔模块与试件箱模块之间安装有垫块。4.按照权利要求1所述的多场耦合条件下轴向...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东明，余北辰，王重洋，陈宇，杜苇航，张宇，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：