【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压缩空气储能，特别是涉及一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置。
技术介绍
1、中国关闭退出煤矿井巷地下空间体量巨大，如何利用大量的退出煤矿地下空间开展压缩空气储能，对于中国退出煤矿企业转型升级，以及统筹利用关退矿区丰富的地上和地下空间资源具有重要的战略意义。然而，目前相当部分关退煤矿地下空间具有埋深浅(地应力低)、围岩软弱(强度低)、地下水丰富且赋存条件复杂等特点，从而在上述环境条件下储气库硐室复合结构稳定与否，是关系利用关退煤矿地下空间压缩空气储能成败的关键。
2、当前，国内外学者利用盐穴、硬岩硐室和含水层作为储能场所开展了相关研究。针对储气库硐室复合结构的稳定性分析，主要采用理论分析和数值模拟方法，而利用物理模型开展压缩空气储能的研究则较少。物理模型实验主要依据相似性原理，配备符合实际地层岩体的相似材料，然后基于研制的物理模型试验系统开展不同工况下的压气试验，其最主要的特点在于可以尽可能模拟储气库储放气真实条件，并可以形象直观的观察实验现象，获取数据便捷可靠，通过获取的不同工况下的压气试验结果，可以验证、完善相关理论并为数值分析结果提供验证和参数选择依据。
3、针对当前利用物理模型试验系统开展压缩空气储能的研究，尤其是对于地下水影响煤矿地下空间压缩空气储能储气库复合结构稳定性的物理模型试验研究很少的现状，本专利技术提供一种考虑地下水影响煤矿地下空间压缩空气储能储气库复合结构稳定性的实验模拟装置。
技术实现思路
1、本专利技术的
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，包括：
3、储气库硐室，所述储气库硐室的截面形状为圆形，所述储气库硐室的两端分别设置有密封围板，且所述密封围板与所述储气库硐室之间设置有橡胶止水带，所述储气库硐室的外侧为浇筑而成的围岩层，所述围岩层的截面形状为矩形；
4、供气系统，所述供气系统穿过其中一所述密封围板与所述储气库硐室的内室连通，另一所述密封围板上设置有排气孔；
5、地下水模拟系统，所述地下水模拟系统设置在所述围岩层上，所述地下水模拟系统包括给水系统和排水系统；
6、围岩压力监测系统，所述围岩压力监测系统设置在所述围岩层上；
7、储气库应力应变监测系统，所述储气库应力应变监测系统设置在所述储气库硐室的外壁上，所述储气库应力应变监测系统用于检测所述储气库硐室沿半径方向和轴向的应变变化量；
8、围压系统，所述围压系统用于向所述储气库硐室施加沿半径线方向的压力。
9、根据本专利技术提供的模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，所述储气库硐室包括由内至外依次设置的钢密封层、滑移层和钢筋混凝土内衬层，所述围岩层设置在所述钢筋混凝土内衬层外侧，所述钢密封层两端分别设置有所述密封围板。
10、根据本专利技术提供的模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，所述供气系统包括高压气泵，所述密封围板上开设有输气通孔，所述高压气泵的输出端连接有输气枪管，所述输气枪管穿过所述输气通孔与所述钢密封层内腔连通，所述输气枪管上设有气压调节头和枪管阀门。
11、根据本专利技术提供的模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，所述给水系统包括蓄水池，所述围岩层上沿轴线方向开设有若干通孔，所述通孔内设置有给水管道，所述给水管道的侧壁上开设有泄水孔，所述蓄水池上安装有水泵，所述水泵输出端安装有多阀门开关，所述多阀门开关的阀口与若干所述给水管道一一对应设置，所述水泵进水端通过抽水管与所述蓄水池内连通，所述抽水管上安装有进水阀，所述多阀门开关与所述给水管道之间设置有水压表和流量仪。
12、根据本专利技术提供的模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，所述排水系统包括环向透水盲管和纵向透水盲管，所述环向透水盲管和所述纵向透水盲管，所述纵向透水盲管设置在所述环向透水盲管上，所述环向透水盲管设置在所述钢筋混凝土内衬层的外壁。
13、根据本专利技术提供的模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，所述围岩压力监测系统包括设置在所述围岩层内的分布式光纤，所述分布式光纤的一端连接有光源，另一端与光纤解调仪连接；
14、所述围岩压力监测系统还包括若干土压力盒，所述土压力盒设置在所述围岩层内，所述土压力盒与静态应变仪连接。
15、根据本专利技术提供的模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，所述储气库应力应变监测系统包括在所述钢筋混凝土内衬层外壁周向等间距设置的若干列传感器组，每列所述传感器组均包括沿所述围岩层轴线方向等间距设置的若干应变传感器，若干所述应变传感器之间通过导线连接，所述导线一端与所述静态应变仪连接。
16、根据本专利技术提供的模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，所述钢密封层内安装有温湿度传感器和成像系统，所述成像系统包括微型摄像头，所述微型摄像头的输出端与成像仪摄像口连接。
17、本专利技术公开了以下技术效果：
18、本专利技术设置的模型整体更贴近关退煤矿地下空间压气储能实际的、系统的工况，通过设置地下水模拟系统以及围岩压力监测系统、储气库应力应变监测系统、供气系统实现在地下水影响下储气库硐室复合结构的压力、应变、位移以及温度、湿度多参数的实时采集与分析，同时，通过改变相似材料配比、充放气压力值和速率、衬砌类型及充放气循环等工况，实现了对关退煤矿井巷地下空间开展压缩空气储能多工况、动态全过程的真实模拟，为多种运行工况条件下储气库硐室复合结构受力变形特性及参数设计研究提供装备及技术支撑。
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1.一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，其特征在于：所述储气库硐室(1)包括由内至外依次设置的钢密封层(2)、滑移层(3)和钢筋混凝土内衬层(4)，所述围岩层(5)设置在所述钢筋混凝土内衬层(4)外侧，所述钢密封层(2)两端分别设置有所述密封围板(7)。
3.根据权利要求2所述的一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，其特征在于：所述供气系统包括高压气泵(26)，所述密封围板(7)上开设有输气通孔，所述高压气泵(26)的输出端连接有输气枪管(27)，所述输气枪管(27)穿过所述输气通孔与所述钢密封层(2)内腔连通，所述输气枪管(27)上设有气压调节头(28)和枪管阀门(29)。
4.根据权利要求2所述的一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，其特征在于：所述给水系统包括蓄水池(8)，所述围岩层(5)上沿轴线方向开设有若干通孔，所述通孔内设置有给水管道(12)，所述给水管道(12)的侧壁上开设有泄水孔，所述蓄水池
5.根据权利要求4所述的一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，其特征在于：所述排水系统包括环向透水盲管(15)和纵向透水盲管(16)，所述环向透水盲管(15)和所述纵向透水盲管(16)，所述纵向透水盲管(16)设置在所述环向透水盲管(15)上，所述环向透水盲管(15)设置在所述钢筋混凝土内衬层(4)的外壁。
6.根据权利要求2所述的一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，其特征在于：所述围岩压力监测系统包括设置在所述围岩层(5)内的分布式光纤(21)，所述分布式光纤(21)的一端连接有光源(22)，另一端与光纤解调仪(23)连接；
7.根据权利要求6所述的一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，其特征在于：所述储气库应力应变监测系统包括在所述钢筋混凝土内衬层(4)外壁周向等间距设置的若干列传感器组，每列所述传感器组均包括沿所述围岩层(5)轴线方向等间距设置的若干应变传感器(17)，若干所述应变传感器(17)之间通过导线连接，所述导线一端与所述静态应变仪(18)连接。
8.根据权利要求2所述的一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，其特征在于：所述钢密封层(2)内安装有温湿度传感器(25)和成像系统，所述成像系统包括微型摄像头，所述微型摄像头的输出端与成像仪摄像口连接。
...【技术特征摘要】
1.一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，其特征在于：所述储气库硐室(1)包括由内至外依次设置的钢密封层(2)、滑移层(3)和钢筋混凝土内衬层(4)，所述围岩层(5)设置在所述钢筋混凝土内衬层(4)外侧，所述钢密封层(2)两端分别设置有所述密封围板(7)。
3.根据权利要求2所述的一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，其特征在于：所述供气系统包括高压气泵(26)，所述密封围板(7)上开设有输气通孔，所述高压气泵(26)的输出端连接有输气枪管(27)，所述输气枪管(27)穿过所述输气通孔与所述钢密封层(2)内腔连通，所述输气枪管(27)上设有气压调节头(28)和枪管阀门(29)。
4.根据权利要求2所述的一种模拟地下水影响煤矿巷道压气储能稳定性的实验装置，其特征在于：所述给水系统包括蓄水池(8)，所述围岩层(5)上沿轴线方向开设有若干通孔，所述通孔内设置有给水管道(12)，所述给水管道(12)的侧壁上开设有泄水孔，所述蓄水池(8)上安装有水泵(10)，所述水泵(10)输出端安装有多阀门开关(11)，所述多阀门开关(11)的阀口与若干所述给水管道(12)一一对应设置，所述水泵(10)进水端通过抽水管与所述蓄水池(8)内连通，所述抽水管上安装有进水阀(9)，所述多阀门开关(11)...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡李华，岳群超，梁昕，吴云，曾伟，周启明，鞠明和，孟庆彬，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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