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专利名称：	基于管网系统抽采煤层瓦斯效果的模拟实验系统及方法
摘要：	一种基于管网系统抽采煤层瓦斯效果的模拟实验系统及方法，由模拟井下煤岩体的应力环境和瓦斯赋存状态的瓦斯抽采对象子系统，模拟井下的瓦斯抽采管网结构的瓦斯抽采子系统以及采集应力‑应变参数、瓦斯流量、气体浓度、气体压力等监测参数的数据采集子系统组成，能够实时监测到煤样应力以及形变量，监测抽采气体浓度、流量、压力等监测数据；本发明可以模拟真三轴原煤体在不同应力加载环境下，瓦斯气体在煤层‑钻孔‑管网流动的特征；可以模拟研究抽采负压‑管网阻力‑抽采流量的内在关联性，为抽采管网优化和智能调控提供理论依据；可以模拟气体驱替作用下煤层瓦斯‑驱替气体的多元竞争吸附特性，并揭示气体驱替下管网瓦斯抽采的增产机制。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	夏同强;任红运;周福宝;魏连江;吴新忠;高可;何姣飞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910542099.0
公开号：	CN110261569A
代理机构：	徐州市淮海专利事务所
代理人：	周淑淑
分类号：	G01N33/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	221000 江苏省徐州市大学路1号
主权项：	1.一种基于管网系统抽采煤层瓦斯效果的模拟实验系统，包括盛放煤样的密封容器(1)，其特征在于，还包括加载装置(2)，加载装置(2)作用在密封容器(1)上，实现对煤样的X、Y、Z三个方向进行独立加载，在煤样的四周均安装应力-应变传感器(3)；安装有自动调节阀门(4)的注气管(5)的一端与密封容器(1)连接，注气管(5)的另一端连接注气泵(6)，在密封容器(1)内安装气体压力传感器(7)，气体压力传感器(7)与自动调节阀门(4)电连接；安装有泄压阀(8)的泄压管(9)的一端与密封容器(1)连接，泄压管(9)的另一端连接集气罐(10)；抽采支管(16)设置为至少3根以上的奇数，抽采支管(16)的一端均深入到煤样中，并与煤样通过封孔材料进行密封，抽采支管(16)的另一端均汇总于抽采主管(20)的一端，抽采主管(20)的另一端连接储气罐(22)，并在抽采主管(20)上安装手动阀门Ⅰ(19)、抽采泵(21)，在抽采支管(16)、抽采主管(20)上均安装综合测量仪(23)；安装有手动阀门Ⅱ(11)、自动调节抽采泵(12)、流量-压力综合测量仪(13)的驱替支管(14)的一端与安装有三通(15)的抽采支管(16)相连，驱替支管(14)的另一端与驱替气体罐(17)相连，自动调节抽采泵(12)与流量-压力综合测量仪(13)电连接，在安装有三通(15)的抽采支管(16)上安装手动阀门Ⅲ(18)；应力-应变传感器(3)、综合测量仪(23)采集到的数据均通过交换机(24)上传到监控中心(25)。 2.根据权利要求1所述的一种基于管网系统抽采煤层瓦斯效果的模拟实验系统，其特征在于，抽采支管(16)的个数设置为9根，抽采支管(16)选用直径为12.5mm，插入煤样中的钻孔深度为6cm，封孔材料选用聚氨酯。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于管网系统抽采煤层瓦斯效果的模拟实验系统，其特征在于，煤样为70cm×50cm×50cm的长方体原煤煤块，通过型煤模具进行制作，并在煤样的四周包裹塑胶橡皮圈。 4.根据权利要求3所述的一种基于管网系统抽采煤层瓦斯效果的模拟实验系统，其特征在于，密封容器(1)为75cm×55cm×55cm的金属立方容器，该金属立方容器采用机械可拆卸式组配。 5.根据权利要求4所述的一种基于管网系统抽采煤层瓦斯效果的模拟实验系统，其特征在于，综合测量仪(23)选用管道瓦斯气体综合参数测定仪。 6.根据权利要求4所述的一种基于管网系统抽采煤层瓦斯效果的模拟实验系统，其特征在于，集气罐(10)、储气罐(22)的进气口均带有螺纹，驱替气体罐(17)的出气口带有螺纹，集气罐(10)、储气罐(22)、驱替气体罐(17)均分别通过螺纹接头与管路连接。 7.一种基于管网系统抽采煤层瓦斯效果的模拟实验方法，其特征在于，包括以下步骤： ①组装该实验系统，组装时手动阀门Ⅰ(19)、手动阀门Ⅱ(11)、手动阀门Ⅲ(18)均处于关闭状态； ②将煤样装入安装有加载装置(2)的密封容器(1)中，给密封容器(1)内注入稳定的空气，使煤样处于稳定的气体压力环境，给气体压力传感器(7)设置一个压力值，当与密封容器(1)中监测的压力示数值不一致时，气体压力传感器(7)通过控制注气泵(6)、自动调节阀门(4)给密封容器(1)进行注气，当密封容器(1)中监测的压力示数值与气体压力传感器(7)设置的压力值一致时，注气泵(6)自动停止注气，自动调节阀门(4)关闭； ③启动加压装置(2)，在煤样的X、Y、Z三个方向分别进行独立加载，通过控制加载装置(2)给煤样施加压力，应力-应变传感器(3)将采集到的数据通过交换机(24)，传到监控中心(25)，能够实时监测到煤样应力以及形变量； ④将抽采支管(16)上的手动阀门Ⅲ(18)的开度开到全开状态，并确保驱替支管(14)上的手动阀门Ⅱ(11)处于关闭状态； ⑤将抽采主管(20)上的手动阀门Ⅰ(19)的开度设置半开状态，启动抽采泵(21)，进行抽采工作，待综合测量仪(23)的示数稳定之后，综合测量仪(23)将采集到的抽采气体浓度、流量、压力监测数据实时上传至监控中心(25)； ⑥在上述步骤基础上保持不动，调节抽采主管(20)上的手动阀门Ⅰ(19)的开度，重复上述操作，继续对瓦斯进行抽采； ⑦上述实验结束后，首先关闭气体压力传感器(7)和抽采主管(20)上的抽采泵(21)及手动阀门Ⅰ(19)，打开密封容器(1)上的泄压阀(8)，开始进行泄压工作； ⑧待泄压工作结束之后，关闭泄压阀(8)，开启气体压力传感器(7)，进行注气； ⑨开启驱替支管(14)上的手动阀门Ⅱ(11)，并确保抽采支管(16)上的手动阀门Ⅲ(18)关闭，给流量-压力综合测量仪(13)设定一个流量或压力参数，进行驱替作业； ⑩在驱替作业工作的同时，将抽采主管(20)上的手动阀门Ⅰ(19)的开度设置半开状态，启动抽采泵(21)，进行抽采工作，综合测量仪(23)将采集到的抽采气体浓度、流量、压力监测数据上传到监控中心(25)；应力-应变传感器(3)将采集到的数据通过交换机(24)上传到监控中心(25)，监测煤样应力以及形变量；给流量-压力综合测量仪(13)设定不同的流量、压力参数或更换装有不同气体的驱替气体罐(17)，重复上述操作；做完上述实验之后，将流量-压力综合测量仪(13)的流量、压力参数设置为零，关闭驱替支管(14)上的手动阀门Ⅱ(11)和抽采主管(20)上的抽采泵(21)、手动阀门Ⅰ(19)，再关闭气体压力传感器(7)，并打开密封容器(1)上的泄压阀(8)，泄压完成后，拆卸密封容器(1)，取出煤样。
所属类别：	发明专利