模拟煤气共采的试验装置以及模拟煤气共采的试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种模拟煤气共采的试验装置以及模拟煤气共采的试验方法，该模拟煤气共采的试验装置包括：箱体具有容纳腔；移动架设置在箱体上，移动架的第一端与箱体的第一侧滑动连接，移动架的第二端与箱体第二侧滑动连接，移动架沿箱体的第一侧的延伸方向可移动地设置；滑动件可滑动地设置在移动架上；井筒的第一端设置在滑动件上，井筒的第二端伸入至容纳腔内；增压组件包括气源和连通管路，气源的出气口与连通管路连通，连通管路与井筒的第二端连通

【技术实现步骤摘要】
模拟煤气共采的试验装置以及模拟煤气共采的试验方法


[0001]本专利技术涉及煤矿施工
，具体而言，涉及一种模拟煤气共采的试验装置以及模拟煤气共采的试验方法
。

技术介绍

[0002]国内存在大量的煤炭与天然气重叠赋存资源，出于对资源开采效率的要求，大量的煤与天然气重叠资源需要在同一时空内同步开采，所以关于煤气共采的研究对我国煤炭工业的发展仍具有十分重要的作用
。
[0003]在相关技术中，利用模型试验煤层开采模拟是通过在模型架内填入煤层和岩层的相似材料，压实并晾干相似材料后，通过人工或机械逐次开挖煤层相似材料，从而模拟煤层开采过程
。
[0004]但是，相关技术中的煤层开采会影响井筒对天然气的开采效率，会出现在对煤层开采时井筒受到应力会造成损坏的问题，影响煤气共采的工作效率
。
模型试验煤层开采模拟并未考虑到煤气共采的情况，无法模拟煤层开采对天然气的影响
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种模拟煤气共采的试验装置以及模拟煤气共采的试验方法，以解决相关技术中的模型试验煤层开采模拟并未考虑到煤气共采的情况，无法模拟煤层开采对天然气的影响的问题
。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种模拟煤气共采的试验装置，模拟煤气共采的试验装置包括：箱体，具有容纳模拟材料的容纳腔；移动架，设置在箱体的顶端，移动架的第一端与箱体的第一侧滑动连接，移动架的第二端与箱体的第一侧相对的第二侧滑动连接，移动架沿箱体的第一侧的延伸方向可移动地设置；滑动件，滑动件沿移动架的延伸方向可滑动地设置在移动架上；井筒，井筒的第一端固定设置在滑动件上，井筒的第二端伸入至容纳腔内；增压组件，包括气源和连通管路，气源的出气口与连通管路的第一端连通，连通管路的第二端与井筒的第二端连通
。
[0007]进一步地，模拟煤气共采的试验装置还包括控制器和泄压组件，泄压组件包括流量检测器和回压泵，流量检测器设置在井筒的第一端，回压泵与井筒的第一端相连通，控制器与流量检测器和回压泵均信号连接，控制器根据流量检测器的检测信号控制回压泵
。
[0008]进一步地，模拟煤气共采的试验装置还包括压力检测组件，压力检测组件包括检测平台和应变片，应变片设置在井筒的伸入至模拟材料内的侧壁上，应变片与检测平台信号连接
。
[0009]进一步地，气源包括高压气瓶，高压气瓶和井筒之间设置有增压泵，高压气瓶的出气口与增压泵的进气口连通，增压泵的出气口与连通管路的第一端连通
。
[0010]进一步地，箱体包括第一板体
、
第二板体
、
第三板体以及第四板体，第一板体和第三板体相对且平行设置，第二板体和第四板体相对且平行设置，第一板体的两端分别与第
二板体的第一端和第四板体的第一端连接，第三板体的两端分别与第二板体的第二端和第四板体的第二端连接；第一板体的顶端设置有第一滑轨，第三板体的顶端设置有第二滑轨，移动架包括第三滑轨
、
第一滑轮以及第二滑轮，第一滑轮设置在第三滑轨的第一端且与第一滑轨滑动连接，第二滑轮设置在第三滑轨的第二端且与第二滑轨滑动连接，滑动件可移动地设置在第三滑轨上
。
[0011]进一步地，滑动件包括滑块以及设置在滑块上的固定部，滑块与第三滑轨滑动连接，井筒的第一端通过紧固件固定在固定部上
。
[0012]进一步地，箱体的上端设置有用于观察移动架移动距离的刻度尺；和
/
或，箱体采用有机玻璃材质制成
。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提供了一种模拟煤气共采的试验方法，模拟煤气共采的试验方法通过上述提供的模拟煤气共采的试验装置实施，模拟煤气共采的试验方法包括：根据收集到的地质情况在箱体内铺设模拟材料，模拟材料包括预设比例的煤炭
、
沙子
、
石灰以及石膏；确定初始留设煤柱的尺寸；将井筒移动至初始留设煤柱范围内的预设位置并进行固定，开启气源并增压至模拟所需气压；静置一段时间后由箱体的边沿朝向初始留设煤柱开挖形成采空区；静置一定时间后，通过应变片得到井筒的应力情况，若应变片检测到的应力无变化，则进行临界变形测量步骤；临界变形测量步骤包括：关闭气源并取出井筒，重新铺设模拟材料；沿预设方向调整井筒的位置，以缩小井筒至留设煤柱的外周的距离，开启气源并增压至模拟所需气压；静置一段时间后由箱体的边沿朝向初始留设煤柱开挖形成采空区，通过应变片得到井筒的应力情况；若应变片检测到的应力无变化，则重复进行临界变形测量步骤并继续缩小井筒至留设煤柱的外周的距离，直至应变片检测到的应力存在变化，以得到临界变形破坏值
。
[0014]进一步地，在确定初始留设煤柱的尺寸的步骤之后，模拟煤气共采的试验方法还包括：确定井筒的屈服强度；根据屈服强度和临界变形破坏值确定最终留设煤柱尺寸
。
[0015]进一步地，在进行临界变形测量步骤之前，模拟煤气共采的试验方法还包括：若应变片检测井筒的应力存在变化，则进行初始留设煤柱尺寸调整步骤；初始留设煤柱尺寸调整步骤包括：关闭气源并取出井筒，重新铺设模拟材料；增大初始留设煤柱的尺寸，开启气源并增压至模拟所需气压；将井筒移动至初始留设煤柱范围内的预设位置并进行固定，开启气源并增压至模拟所需气压；静置一段时间后由箱体的边沿朝向初始留设煤柱开挖形成采空区，通过应变片得到井筒的应力情况；若应变片检测到的应力无变化，则进行临界变形测量步骤，若应变片检测到的应力存在变化，则进行初始留设煤柱尺寸调整步骤并继续增大初始留设煤柱的尺寸
。
[0016]应用本专利技术的技术方案，模拟煤气共采的试验装置包括箱体
、
移动架
、
滑动件
、
井筒以及增压组件，通过在箱体的容纳腔内放置模拟材料进而能够模拟煤矿的地质情况，并且在箱体的顶端设置移动架，移动架的第一端与箱体的第一侧进行滑动连接，移动架的第二端与箱体的第二侧滑动连接，这样能够使得移动架能够沿着箱体的第一侧的延伸方向进行移动，并且滑动件可移动地设置在移动架上，井筒固定在滑动件上，滑动件能够沿着移动架的延伸方向进行滑动，这样能够便于井筒能够相对移动架的延伸方向移动，又能使得井筒能够沿着箱体的第一侧进行移动，这样能够保证在井筒的第二端伸入容纳腔内时能够在箱体内进行位置调整，使得井筒能够设置在容纳腔内的任意位置
。
其中，利用增压组件的气
源和井筒通过连通管路进行连通，这样能够利用气源喷出高压气体进而能够模拟天然气开采时井筒的受力情况，通过对井筒进行位置调整，进而调整井筒与留设煤柱的外周之间的距离，并且对井筒的受力情况进行检测，进而能够得出不同留设煤柱尺寸下对井筒产生的影响，又能得出在天然气开采的情况下井筒附近的留设煤柱以外的煤层的开采距离，使得模拟煤气共采的试验装置的结构可靠，进而便于保证利用井筒对天然气进行开采的同时进行煤层开采井筒不会受到应力造成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种模拟煤气共采的试验装置，其特征在于，所述模拟煤气共采的试验装置包括：箱体
(10)
，具有容纳模拟材料的容纳腔
(11)
；移动架
(20)
，设置在所述箱体
(10)
的顶端，所述移动架
(20)
的第一端与所述箱体
(10)
的第一侧滑动连接，所述移动架
(20)
的第二端与所述箱体
(10)
的第一侧相对的第二侧滑动连接，所述移动架
(20)
沿所述箱体
(10)
的第一侧的延伸方向可移动地设置；滑动件
(30)
，所述滑动件
(30)
沿所述移动架
(20)
的延伸方向可滑动地设置在所述移动架
(20)
上；井筒
(40)
，所述井筒
(40)
的第一端固定设置在所述滑动件
(30)
上，所述井筒
(40)
的第二端伸入至所述容纳腔
(11)
内；增压组件
(50)
，包括气源
(51)
和连通管路
(52)
，所述气源
(51)
的出气口与所述连通管路
(52)
的第一端连通，所述连通管路
(52)
的第二端与所述井筒
(40)
的第二端连通
。2.
根据权利要求1所述的模拟煤气共采的试验装置，其特征在于，所述模拟煤气共采的试验装置还包括控制器和泄压组件
(61)
，所述泄压组件
(61)
包括流量检测器
(611)
和回压泵
(612)
，所述流量检测器
(611)
设置在所述井筒
(40)
的第一端，所述回压泵
(612)
与所述井筒
(40)
的第一端相连通，所述控制器与所述流量检测器
(611)
和所述回压泵
(612)
均信号连接，所述控制器根据所述流量检测器
(611)
的检测信号控制所述回压泵
(612)。3.
根据权利要求1所述的模拟煤气共采的试验装置，其特征在于，所述模拟煤气共采的试验装置还包括压力检测组件
(62)
，所述压力检测组件
(62)
包括检测平台
(621)
和应变片，所述应变片设置在所述井筒
(40)
的伸入至模拟材料内的侧壁上，所述应变片与所述检测平台
(621)
信号连接
。4.
根据权利要求1所述的模拟煤气共采的试验装置，其特征在于，所述气源
(51)
包括高压气瓶
(511)
，所述高压气瓶
(511)
和所述井筒
(40)
之间设置有增压泵
(53)
，所述高压气瓶
(511)
的出气口与所述增压泵
(53)
的进气口连通，所述增压泵
(53)
的出气口与所述连通管路
(52)
的第一端连通
。5.
根据权利要求1所述的模拟煤气共采的试验装置，其特征在于，所述箱体
(10)
包括第一板体
(12)、
第二板体
(13)、
第三板体
(14)
以及第四板体
(15)
，所述第一板体
(12)
和所述第三板体
(14)
相对且平行设置，所述第二板体
(13)
和所述第四板体
(15)
相对且平行设置，所述第一板体
(12)
的两端分别与所述第二板体
(13)
的第一端和所述第四板体
(15)
的第一端连接，所述第三板体
(14)
的两端分别与所述第二板体
(13)
的第二端和所述第四板体
(15)
的第二端连接；所述第一板体
(12)
的顶端设置有第一滑轨
(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭东，董俊亮，张锁，崔智伟，任玺宁，王林，
申请(专利权)人：神华新街能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：