本發(fā)明專利技術(shù)提供一種煤層擾動下煤粉運動狀態(tài)的模擬裝置，所述模擬裝置包括井筒、結(jié)構(gòu)模擬裝置、側(cè)蓋、密封墊圈、水泵、水管、廢液處理箱、集水箱、進氣管和空壓機，所述井筒上端設(shè)有上開口，下側(cè)端有側(cè)接頭，所述結(jié)構(gòu)模擬裝置一側(cè)與井筒側(cè)接頭連接，另一側(cè)與所述側(cè)蓋可拆卸的固定連接，所述密封墊圈和側(cè)蓋密封結(jié)構(gòu)模擬裝置的側(cè)面，所述水泵通過水管輸送液體，所述空壓機通過進氣管輸送氣體。所述一種煤層擾動下煤粉運動狀態(tài)的模擬裝置從煤粉產(chǎn)生的源頭開始，對煤層擾動下煤粉產(chǎn)生過程及運動狀態(tài)進行模擬，并方便觀察。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種煤層擾動下煤粉運動狀態(tài)的模擬裝置
本專利技術(shù)涉及一種模擬裝置，尤其涉及一種煤層擾動下煤粉運動狀態(tài)的模擬裝置。
技術(shù)介紹
煤層氣作為一種清潔能源，具有巨大的開發(fā)潛能，其排采過程中存在許多問題，其中煤粉問題是影響設(shè)備正常排采的關(guān)鍵問題，而了解煤粉的產(chǎn)生是解決煤粉問題的重要一環(huán)。常見的煤粉大部分是由于擾動煤層而產(chǎn)生的，不同的煤體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生煤粉的量不同，而且煤粉的顆粒大小和形態(tài)也是不同的。現(xiàn)有的裝置沒能對煤粉產(chǎn)生過程進行模擬，理論研究也是通過取煤粉樣進行觀察，因此十分需要專利技術(shù)一種裝置，對不同煤體結(jié)構(gòu)的煤層進行擾動，觀察煤粉產(chǎn)生運移的規(guī)律，從而佐證現(xiàn)有的關(guān)于煤粉的研究結(jié)果。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，有必要提供一種能模擬煤層擾動下煤粉產(chǎn)生過程及運動狀態(tài)的模擬裝置。本專利技術(shù)提供了一種煤層擾動下煤粉運動狀態(tài)的模擬裝置，其包括結(jié)構(gòu)模擬裝置、側(cè)蓋、密封墊圈、進氣管和空壓機，所述結(jié)構(gòu)模擬裝置中部設(shè)有一容納腔，所述容納腔上下兩側(cè)依從外向內(nèi)順序?qū)ΨQ的設(shè)置有氣囊、第一隔層、裝樣腔、第二隔層和孔隙轉(zhuǎn)換層，所述氣囊、第一隔層、裝樣腔、第二隔層和孔隙轉(zhuǎn)換層固定在結(jié)構(gòu)模擬裝置內(nèi)，所述側(cè)蓋可拆卸的固定在結(jié)構(gòu)模擬裝置側(cè)面，所述密封墊圈位于側(cè)蓋和結(jié)構(gòu)模擬裝置之間，所述密封墊圈和側(cè)蓋一起密封結(jié)構(gòu)模擬裝置的側(cè)面，所述側(cè)蓋上設(shè)有兩個氣體進口，所述氣體進口各與一氣囊連接，所述進氣管一端連接氣體進口，另一端連接空壓機，所述氣體進口和氣囊連通，所述空壓機提供氣體，氣體經(jīng)所述進氣管進入氣囊，所述第二隔層設(shè)置有多個開孔，所述孔隙轉(zhuǎn)換層設(shè)有與第二隔層開孔對應(yīng)的開孔，所述容納腔上下兩側(cè)設(shè)有與孔隙轉(zhuǎn)換層開孔對應(yīng)的設(shè)有多個開孔，打開第二隔層和孔隙轉(zhuǎn)換層的開孔，所述容納腔與第二隔層相通。進一步地，所述模擬裝置還包括井筒、第一水管、第二水管、第三水管、水泵、水管、廢液處理箱和集水箱，所述井筒上端設(shè)有上開口，下側(cè)端設(shè)有側(cè)接頭，所述側(cè)接頭與容納腔固定連接，所述側(cè)蓋上設(shè)有液體進口，所述第一水管一端連接集水箱，另一端固定在液體進口上，所述液體進口和容納腔連通，所述容納腔和側(cè)接頭連通，所述第二水管一端穿過上開口連接井筒底部，另一端連接水泵，所述第三水管一端連接水泵，另一端連接廢液處理箱。進一步地，所述結(jié)構(gòu)模擬裝置是透明材質(zhì)構(gòu)成，便于觀測模擬結(jié)果。進一步地，所述進氣管上設(shè)有氣體壓力計和氣體控壓閥，所述氣體控壓閥控制氣體的氣量大小，氣體壓力計顯示氣體壓力的大小。進一步地，所述第一水管上設(shè)有液體壓力計、液體流量計、液體控壓閥，所述液體控壓閥控制液體的流量大小，所述液體壓力計顯示液體壓力的大小，液體流量計顯示流量的大小。進一步地，所述側(cè)蓋通過螺栓可拆卸的固定在所述結(jié)構(gòu)模擬裝置側(cè)面。進一步地，所述側(cè)接頭以螺紋連接的方式與容納腔固定連接。進一步地，所述第二隔層是剛性耐壓材料構(gòu)成，所述第二隔層的開孔中嵌有平板狀薄片，所述平板狀薄片通過杠桿與螺旋小鈕相連，所述螺旋小鈕固定在側(cè)蓋上，所述螺旋小鈕控制第二隔層的開孔的開閉。進一步地，所述孔隙轉(zhuǎn)換層由厚的剛性材料組成，所述孔隙轉(zhuǎn)換層的開孔內(nèi)嵌有圓環(huán)狀薄片，所述圓環(huán)狀薄片通過杠桿與螺旋大鈕相連，所述螺旋大鈕控制孔隙轉(zhuǎn)換層開孔孔徑的大小。進一步地，螺旋大鈕套設(shè)在螺旋小鈕的外周，且安裝在側(cè)蓋上，所述螺旋小鈕以推拉的方式來控制第二隔層開孔的開閉，所述螺旋大鈕用旋轉(zhuǎn)的方式調(diào)節(jié)孔隙轉(zhuǎn)換層開孔孔徑的大小。本專利技術(shù)的煤層擾動下煤粉運動狀態(tài)的模擬裝置，通過原位煤儲層和井筒有機的結(jié)合在一起，通過裝置對煤儲層進行不同條件的擾動，從煤粉產(chǎn)生的源頭開始，對煤粉的產(chǎn)出運移過程進行模擬的，方便觀察煤粉在不同壓力條件下以及在液相中運動狀態(tài)的模擬情況，能夠定量分析煤儲層的合適的擾動狀態(tài)以及和合適的煤體結(jié)構(gòu)（煤儲層孔隙類型），從而制定合適的排采制度，達到管控煤粉的效果。附圖說明圖1是本專利技術(shù)煤層擾動下煤粉運動狀態(tài)的模擬裝置的一示意圖。圖2是本專利技術(shù)煤層擾動下煤粉運動狀態(tài)的模擬裝置的結(jié)構(gòu)模擬裝置內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本專利技術(shù)煤層擾動下煤粉運動狀態(tài)的模擬裝置的側(cè)蓋的一示意圖。具體實施方式為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本專利技術(shù)實施方式作進一步地描述。請參閱圖1，本專利技術(shù)的實施例提供了一種煤層擾動下煤粉運動狀態(tài)的模擬裝置，包括井筒18、結(jié)構(gòu)模擬裝置27、側(cè)蓋10、密封墊圈12、水泵19、第一水管2601、第二水管2602、第三水管2603、底座21、廢液處理箱22、集水箱1、進氣管20和空壓機17；所述結(jié)構(gòu)模擬裝置27中間設(shè)有一容納腔24，所述井筒18上端設(shè)有上開口23，下部側(cè)端有側(cè)接頭2，所述側(cè)接頭2與容納腔24固定連接，在一實施例中，所述側(cè)接頭2以螺紋連接的方式與容納腔24連接。所述結(jié)構(gòu)模擬裝置27一側(cè)與井筒18連接，另一側(cè)與側(cè)蓋10可拆卸的固定連接。所述密封墊圈12位于側(cè)蓋10和結(jié)構(gòu)模擬裝置27之間，所述密封墊圈12和側(cè)蓋10一起密封結(jié)構(gòu)模擬裝置27的側(cè)面。請參閱圖3，所述側(cè)蓋10上設(shè)有螺栓11、氣體進口101、液體進口102、螺旋小鈕9和螺旋大鈕8。在本實施例中，所述螺栓11有多個，所述側(cè)蓋10通過螺栓11可拆卸的固定在所述結(jié)構(gòu)模擬裝置27側(cè)面。所述第一水管2601一端連接集水箱1，另一端固定在液體進口102上，所述液體進口102和容納腔24連通，容納腔24與側(cè)接頭2連通，所述第二水管2602一端穿過上開口23連接井筒18底部，另一端連接水泵19，所述第三水管2603一端連接水泵19，另一端連接廢液處理箱22，所述水泵19提供動力使液體從集水箱1經(jīng)第一水管2601流入容納腔24，液體在容納腔24內(nèi)形成一定的壓力差經(jīng)側(cè)接頭2流入井筒18，從井筒18經(jīng)第二水管2602流到水泵19，從水泵19經(jīng)第三水管2603流到廢液處理箱22，此時液體在某一恒定的壓力下循環(huán)流動。所述第一水管2601上設(shè)有液體壓力計7、液體流量計4、液體控壓閥3，所述液體控壓閥3控制液體的流量大小，所述液體壓力計7顯示液體壓力的大小，液體流量計4顯示流量的大小。所述井筒18設(shè)置在底座21上，所述底座21是三角底座。請參閱圖2，容納腔24上下兩側(cè)依從外向內(nèi)的順序?qū)ΨQ的設(shè)置有氣囊13、第一隔層28、裝樣腔14、第二隔層16和孔隙轉(zhuǎn)換層15，所述氣囊13、第一隔層28、裝樣腔14、第二隔層16和孔隙轉(zhuǎn)換層15固定在結(jié)構(gòu)模擬裝置27內(nèi)，所述結(jié)構(gòu)模擬裝置27是透明材質(zhì)構(gòu)成，便于觀測模擬結(jié)果。請參閱圖3，所述氣體進口101有兩個，分別與容納腔24上下兩側(cè)的氣囊13連通，所述進氣管20一端經(jīng)過氣體進口101連接氣囊13，另一端連接空壓機17，空壓機17提供氣體，氣體經(jīng)進氣管20進入氣囊13，在本實施例中所述容納腔24上側(cè)氣囊13模擬上覆地層壓力，所述容納腔24下側(cè)氣囊13模擬圍巖壓力。所述第一隔層28是耐壓的柔性材料構(gòu)成，第一隔層28減緩氣囊13對裝樣腔14的壓力沖擊。所述第二隔層16是剛性耐壓材料構(gòu)成，所述第二隔層16上布設(shè)有多個開孔1601，每個開孔1601中嵌入平板狀薄片（圖未示），這些平板狀薄片通過杠桿（圖未示）與側(cè)蓋10上的螺旋小鈕9相連，所述螺旋小鈕9通過杠桿使平板狀薄片移動，從而控制開孔1601的開閉。所述孔隙轉(zhuǎn)換層15由厚的剛性材料組成，所述孔隙轉(zhuǎn)換層15對應(yīng)開孔1601設(shè)有開孔1501，所述開孔150本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種煤層擾動下煤粉運動狀態(tài)的模擬裝置，其特征在于：所述模擬裝置包括結(jié)構(gòu)模擬裝置、側(cè)蓋、密封墊圈、進氣管和空壓機，所述結(jié)構(gòu)模擬裝置中部設(shè)有一容納腔，所述容納腔上下兩側(cè)依從外向內(nèi)順序?qū)ΨQ的設(shè)置有氣囊、第一隔層、裝樣腔、第二隔層和孔隙轉(zhuǎn)換層，所述氣囊、第一隔層、裝樣腔、第二隔層和孔隙轉(zhuǎn)換層固定在結(jié)構(gòu)模擬裝置內(nèi)，所述側(cè)蓋可拆卸的固定在結(jié)構(gòu)模擬裝置側(cè)面，所述密封墊圈位于側(cè)蓋和結(jié)構(gòu)模擬裝置之間，所述密封墊圈和側(cè)蓋一起密封結(jié)構(gòu)模擬裝置的側(cè)面，所述側(cè)蓋上設(shè)有兩個氣體進口，所述氣體進口各與一氣囊連接，所述進氣管一端連接氣體進口，另一端連接空壓機，所述氣體進口和氣囊連通，所述空壓機提供氣體，氣體經(jīng)所述進氣管進入氣囊，所述第二隔層設(shè)置有多個開孔，所述孔隙轉(zhuǎn)換層設(shè)有與第二隔層開孔對應(yīng)的開孔，所述容納腔上下兩側(cè)設(shè)有與孔隙轉(zhuǎn)換層開孔對應(yīng)的多個開孔，打開第二隔層和孔隙轉(zhuǎn)換層的開孔，所述容納腔與第二隔層相通。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種煤層擾動下煤粉運動狀態(tài)的模擬裝置，其特征在于：所述模擬裝置包括結(jié)構(gòu)模擬裝置、側(cè)蓋、密封墊圈、進氣管和空壓機，所述結(jié)構(gòu)模擬裝置中部設(shè)有一容納腔，所述容納腔上下兩側(cè)依從外向內(nèi)順序?qū)ΨQ的設(shè)置有氣囊、第一隔層、裝樣腔、第二隔層和孔隙轉(zhuǎn)換層，所述氣囊、第一隔層、裝樣腔、第二隔層和孔隙轉(zhuǎn)換層固定在結(jié)構(gòu)模擬裝置內(nèi)，所述側(cè)蓋可拆卸的固定在結(jié)構(gòu)模擬裝置側(cè)面，所述密封墊圈位于側(cè)蓋和結(jié)構(gòu)模擬裝置之間，所述密封墊圈和側(cè)蓋一起密封結(jié)構(gòu)模擬裝置的側(cè)面，所述側(cè)蓋上設(shè)有兩個氣體進口，所述氣體進口各與一氣囊連接，所述進氣管一端連接氣體進口，另一端連接空壓機，所述氣體進口和氣囊連通，所述空壓機提供氣體，氣體經(jīng)所述進氣管進入氣囊，所述第二隔層設(shè)置有多個開孔，所述孔隙轉(zhuǎn)換層設(shè)有與第二隔層開孔對應(yīng)的開孔，所述容納腔上下兩側(cè)設(shè)有與孔隙轉(zhuǎn)換層開孔對應(yīng)的多個開孔，打開第二隔層和孔隙轉(zhuǎn)換層的開孔，所述容納腔與第二隔層相通。2.如權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其特征在于：所述模擬裝置還包括井筒、第一水管、第二水管、第三水管、水泵、水管、廢液處理箱和集水箱，所述井筒上端設(shè)有上開口，下側(cè)端設(shè)有側(cè)接頭，所述側(cè)接頭與所述容納腔固定連接，所述側(cè)蓋上設(shè)有液體進口，所述第一水管一端連接集水箱，另一端固定在液體進口上，所述液體進口和容納腔連通，所述容納腔和側(cè)接頭連通，所述第二水管一端穿過上開口連接井筒底部，另一端連接水泵，所述第三水管一端連接水泵，另一端連接廢液...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉少杰，王生維，肖宇航，李瑞，呂帥鋒，粟冬梅，呂凱，李俊陽，袁銘，谷媛媛，
申請(專利權(quán))人：中國地質(zhì)大學(xué)武漢，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北,42
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