[發明專利]一種負壓抽采條件下的煤層瓦斯徑向流動模擬設備及方法

在審

• 申請號: 202310026717.2
• 申請日: 2023-01-09
• 公開（公告）號: CN115931629A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 溫志輝;魏建平;曹建波;劉勇;李治理;時歌聲;苑志紅;張宏圖;王登科;張健
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N7/14
• 分類號: G01N7/14;G01N15/08
• 代理公司: 蘇州拓鴻知識產權代理有限公司 32664
• 代理人: 王維民

1.一種負壓抽采條件下的煤層瓦斯徑向流動模擬設備，其特征在于：包括：

依次串聯的第一煤樣夾持器(1)、第二煤樣夾持器(2)、第三煤樣夾持器(3)以及第四煤樣夾持器(4)；

軸壓及圍壓加載系統，用于為第一煤樣夾持器(1)、第二煤樣夾持器(2)、第三煤樣夾持器(3)以及第四煤樣夾持器(4)分別加載軸壓和圍壓，分別模擬抽采鉆孔周圍不同應力狀態下的煤體；以及

抽氣系統，用于為第一煤樣夾持器(1)、第二煤樣夾持器(2)、第三煤樣夾持器(3)以及第四煤樣夾持器(4)中的煤樣進行抽真空處理，以便后續通過注氣系統向煤樣中注入瓦斯氣體，以及之后為第一煤樣夾持器(1)、第二煤樣夾持器(2)、第三煤樣夾持器(3)以及第四煤樣夾持器(4)中的煤樣提供負壓，實現負壓抽采條件下抽采鉆孔周圍不同應力狀態煤體的瓦斯徑向流動模擬測試。

2.根據權利要求1所述的一種負壓抽采條件下的煤層瓦斯徑向流動模擬設備，其特征在于：所述第一煤樣夾持器(1)、第二煤樣夾持器(2)、第三煤樣夾持器(3)以及第四煤樣夾持器(4)的軸向兩側均連通有第一管線(9)和第二管線(10)，相鄰的第一管線(9)和第二管線(10)相串聯，第一煤樣夾持器(1)一側的第一管線(9)采用第七管線(15)與抽氣系統相連；

所述第二管線(10)的一側還連接有第三管線(11)，所述第三管線(11)上設置有氣體壓力傳感器；

所述第一管線(9)上設置有氣體流量計；

所述第一管線(9)上連接有第六管線(14)，所述第六管線(14)上設置有負壓傳感器。

3.根據權利要求2所述的一種負壓抽采條件下的煤層瓦斯徑向流動模擬設備，其特征在于：所述抽氣系統包括抽氣泵、第八管線(16)、第五管線(13)以及第四管線(12)，其中，所述抽氣泵的抽吸端采用第八管線連接有第五管線(13)，所述第五管線(13)上并聯有八個第四管線(12)，其中四個第四管線(12)與第一管線(9)一一對應連接，另外四個第四管線與第二管線(10)一一對應連接。

4.根據權利要求2所述的一種負壓抽采條件下的煤層瓦斯徑向流動模擬設備，其特征在于：所述供氣系統包括依次相連的瓦斯氣源(17)、緩沖瓶(18)以及第九管線(19)，所述第九管線(19)連接至第四煤樣夾持器(4)一側的第二管線(10)上。

5.根據權利要求1所述的一種負壓抽采條件下的煤層瓦斯徑向流動模擬設備，其特征在于：所述軸壓及圍壓加載系統包括四個圍壓加載管(5)、四個軸壓加載管(6)以及恒壓泵(8)，其中，四個圍壓加載管(5)分別采用恒壓泵為所述第一煤樣夾持器(1)、第二煤樣夾持器(2)、第三煤樣夾持器(3)以及第四煤樣夾持器(4)提供圍壓，四個軸壓加載管(6)分別采用恒壓泵為所述第一煤樣夾持器(1)、第二煤樣夾持器(2)、第三煤樣夾持器(3)以及第四煤樣夾持器(4)提供軸壓。

6.根據權利要求5所述的一種負壓抽采條件下的煤層瓦斯徑向流動模擬設備，其特征在于：所述第一煤樣夾持器(1)、第二煤樣夾持器(2)、第三煤樣夾持器(3)以及第四煤樣夾持器(4)的結構相同，所述第四煤樣夾持器包括：環筒(41)、第一卡環(42)、第二卡環(46)以及加壓組件(49)，其中，所述環筒(41)的一側螺紋連接有第一卡環(42)，另一側螺紋連接有安裝環(44)，所述安裝環(44)中螺紋連接有第二卡環(46)，所述第一卡環(42)中滑動連接有與環筒(41)密封滑動相連的第一軸座(43)，所述第一軸座(43)的中部具有第一貫通孔，用于與第一管線(9)相連通，所述第二卡環(46)中滑動連接有與環筒密封滑動相連的第二軸座(47)，所述第二軸座(47)的中部具有第二貫通孔，用于與第二管線(10)相連通，所述安裝環(44)的一側固定有與環筒(41)密封相連的導向環(45)，所述導向環(45)用于為第二軸座提供導向，所述導向環(45)與第一軸座(43)之間連接有柔性筒(48)，所述第二卡環(46)上開設有流道，用于與軸壓加載管(6)相連，所述環筒(41)上還與圍壓加載管(5)相連通。