[發明專利]一種采動巖層移動和瓦斯運移的三維相似模擬試驗裝置

有效

• 申請號: 201711326573.3
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108088978B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 程健維;趙剛;李思遠;祁暢;雷亞東;劉方遠;張西西
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;G01N33/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

1.一種采動巖層移動和瓦斯運移的三維相似模擬試驗裝置，其特征在于：包括一個主體框架(1)，主體框架(1)的四個側面均安裝了側面板(14)，主體框架(1)的底部固定若干根矩形管(15)，矩形管(15)上鋪設有用于模擬覆巖或地表的相似材料，相似材料內均勻埋設若干抽氣管(6)，相似材料內兩側分別設有進風管(7)和回風管(8)，進風管(7)一端與回風管(8)一端相連，相似材料的上方設有n個施壓板(2)和n個液壓桿(3)，每個液壓桿(3)的一端與對應的施壓板(2)的上表面固接，每個液壓桿(3)的另一端固接至同一根橫桿(12)上，該橫桿的一端設有手輪(5)，手輪(5)的下方設有沿工作面走向的傳動鏈條(4)，手輪(5)的外周上分布有咬合齒，并與傳動鏈條(4)相接觸，n根注油管(11)的一端分別導入對應的液壓桿(3)內，n根注油管(11)的另一端接入油泵(10)，油泵(10)內存儲有液壓油，主體框架(1)上開有若干瓦斯注入口(9)；將液壓油通過注油管(11)注入液壓桿(3)以增加壓力，用于模擬地層壓力，通過轉動手輪(5)，沿著軌道鏈條(4)調整施壓板(2)的按壓位置以達到均勻施壓的效果，同時抽出相似材料下的矩形管(15)以模擬煤層工作面的推進過程，向進風管(7)注入新鮮風流，同時在另一側回風管(8)負壓抽氣，使得工作面內部形成開放循環風流，模擬煤礦井下工作面采空區的通風系統，向瓦斯注入口(9)釋放瓦斯氣體以模擬采空區瓦斯運移和聚集，待模擬工作面推進完畢且施壓效果達到預設的效果，并且取得系統的采動覆巖內部瓦斯濃度分布的數據之后，主體框架(1)正面的側面板替換為透明板(13)；抽氣管(6)包括粗管(17)和細管(18)，細管(18)內嵌于粗管(17)中，粗管(17)上按照預設高度打有鉆孔(19)，細管(18)的底部設有一活塞氣室(16)，該氣室能夠上下移動至鉆孔(19)處進行抽吸和采集氣體。

2.根據權利要求1所述采動巖層移動和瓦斯運移的三維相似模擬試驗裝置，其特征在于：矩形管(15)與主體框架(1)和各抽氣管(6)可拆卸式固接。

3.根據權利要求1所述采動巖層移動和瓦斯運移的三維相似模擬試驗裝置，其特征在于：進風管(7)和回風管(8)的管口處設有風機，進風管口為正壓輸出，回風管口為負壓抽吸。

4.根據權利要求1所述采動巖層移動和瓦斯運移的三維相似模擬試驗裝置，其特征在于：進風管(7)與回風管(8)之間通過pvc管連接，該pvc管上打有孔徑不均勻的孔洞，以模擬漏風現象。

5.根據權利要求4所述采動巖層移動和瓦斯運移的三維相似模擬試驗裝置，其特征在于：pvc管上靠近進風管(7)的孔洞的半徑較大，靠近回風管(8)的孔洞的半徑較小，以模擬進、回風處不同的漏風現象。

6.根據權利要求1所述采動巖層移動和瓦斯運移的三維相似模擬試驗裝置，其特征在于：主體框架(1)由經過裁剪的鋼板制成，透明板(13)的材料為高強度透明樹脂板，側面板(14)、施壓板(2)為鋼板，矩形管(15)為鋼制管。

7.根據權利要求1所述采動巖層移動和瓦斯運移的三維相似模擬試驗裝置，其特征在于：透明板(13)與主體框架(1)之間通過噴膠密封。

8.根據權利要求1所述采動巖層移動和瓦斯運移的三維相似模擬試驗裝置，其特征在于：矩形管(15)和手輪(5)的咬合齒的表面涂抹潤滑油，以便移動。