[發明專利]一種瓦斯抽采鉆孔多功能物理模擬實驗裝置及使用方法

在審

• 申請號: 202010640666.9
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111648818A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 薛俊華;詹可亮;杜軒宏;馬騫;靳高漢
• 申請（專利權）人: 西安科技大學;平頂山天安煤業股份有限公司六礦
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B47/00;E21B49/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

1.一種瓦斯抽采鉆孔多功能物理模擬實驗裝置，其特征在于：包括主箱體、加載模塊、氣液加注模塊和監測模塊，所述主箱體內能夠容納待測試的相似材料，所述主箱體具有箱體開口和活動擋板，所述箱體開口與所述主箱體的內腔相連通，所述活動擋板與所述主箱體可拆卸連接，所述活動擋板設置于所述箱體開口處；所述加載模塊包括加載元件和復合支撐板，所述加載元件能夠向所述復合支撐板施加載荷，所述加載元件施加載荷的方向與所述復合支撐板相垂直，待測試的相似材料位于所述復合支撐板與所述主箱體的內壁圍成的空腔內，所述加載模塊的數量為三組，三組所述加載元件施加載荷的方向兩兩相垂直；所述氣液加注模塊與所述主箱體的內腔相連通，所述氣液加注模塊能夠向相似材料中注入液體和氣體，所述監測模塊能夠監測實驗過程中相似材料內部的損傷過程及鉆孔生命周期的參量。

2.根據權利要求1所述的瓦斯抽采鉆孔多功能物理模擬實驗裝置，其特征在于：所述加載模塊還包括殼體，所述加載元件設置于所述殼體內，所述殼體與所述主箱體可拆卸連接，所述殼體的內腔與所述主箱體的內腔相連通，所述加載元件采用液壓加載，所述加載元件包括液壓缸、液壓桿和液壓頭，所述液壓缸設置于所述殼體上，所述液壓桿的一端可滑動地與所述液壓缸相連，所述液壓桿的另一端與所述液壓頭相連，所述液壓桿能夠帶動所述液壓頭往復運動，所述液壓頭能夠與所述復合支撐板相抵接，所述液壓桿與所述液壓頭連接處還設置壓力位移傳感器；

所述殼體內還設置防塵擋板，所述防塵擋板設置于所述液壓缸與所述液壓頭之間，所述液壓桿可滑動地穿過所述防塵擋板；

每一組所述加載模塊中，所述加載元件的數量為四組，四組所述加載元件相平行且連線呈矩形。

3.根據權利要求2所述的瓦斯抽采鉆孔多功能物理模擬實驗裝置，其特征在于：三塊所述復合支撐板兩兩相抵且兩兩相垂直設置，所述復合支撐板的體積在另外兩塊所述復合支撐板的壓力作用下能夠被壓縮。

4.根據權利要求3所述的瓦斯抽采鉆孔多功能物理模擬實驗裝置，其特征在于：所述復合支撐板為分體式結構，所述復合支撐板包括主支撐板和連接板，所述連接板可滑動地與所述主支撐板相連，所述主支撐板、所述連接板的數量均為四塊，所述連接板能夠連接相鄰的所述主支撐板；

所述主支撐板具有滑槽，所述連接板具有突出部分，所述突出部分可滑動地設置于所述滑槽內，所述突出部分與所述滑槽之間還設置彈性件，所述彈性件的形變方向與所述突出部分、所述滑槽的相對滑動方向相平行；所述主支撐板與所述連接板之間還設置導槽、導向條，所述導向條設置于所述連接板上，所述導槽位于所述主支撐板上，所述導向條可滑動地設置于所述導槽上，所述導向條、所述導槽的相對滑動方向與所述滑槽、所述突出部分的相對滑動方向相平行。

5.根據權利要求4所述的瓦斯抽采鉆孔多功能物理模擬實驗裝置，其特征在于：所述復合支撐板遠離所述加載元件的一側設置內支撐板，所述內支撐板的面積較所述復合支撐板的面積小。

6.根據權利要求1所述的瓦斯抽采鉆孔多功能物理模擬實驗裝置，其特征在于：所述氣液加注模塊包括儲液罐、儲氣瓶和加注桿，所述加注桿為中空管狀結構，所述加注桿的一端通過管路與所述儲液罐、所述儲氣瓶相連通，所述加注桿的另一端伸入所述主箱體的內腔中；所述儲液罐與所述加注桿之間設置有流量傳感器，所述儲氣瓶與所述加注桿之間設置有壓力傳感器。

7.根據權利要求6所述的瓦斯抽采鉆孔多功能物理模擬實驗裝置，其特征在于：所述加注桿上設置有多組小孔，每一組所述小孔的數量為若干個，多組所述小孔沿所述加注桿的軸線方向等間距設置，多組所述小孔交錯排布。

8.根據權利要求1所述的瓦斯抽采鉆孔多功能物理模擬實驗裝置，其特征在于：所述活動擋板包括平行設置的上擋板、中擋板和下擋板，所述上擋板和所述下擋板的形狀相同且對稱設置于所述中擋板的兩側，所述中擋板的面積較所述上擋板、所述下擋板的面積小；所述上擋板、所述中擋板、所述下擋板分別與所述主箱體螺栓連接。