專利名稱：模擬固相顆粒封堵煤(巖)裂隙的實驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
在本發(fā)明涉及一種模擬顆粒封堵裂隙的實驗系統(tǒng)，尤其是一種適用于井下瓦斯抽采工程中模擬顆粒封堵鉆孔周邊裂隙的實驗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
中國專利說明書公開了 “提高煤層鉆孔瓦斯抽放濃度的二次封孔方法”(專利號 200810023609. 5)，該專利技術(shù)利用氣力輸送壓力將粉料顆粒輸送至鉆孔周邊裂隙中堵塞漏氣通道，已在全國10余個煤礦進行了應用，大幅度提高了井下煤層的瓦斯抽采濃度。但由于井下鉆孔區(qū)域裂隙處于煤(巖)體內(nèi)部，難以在現(xiàn)場直接觀測顆粒在裂隙中的運移、沉積和封堵過程，不利于確定二次封孔技術(shù)的關鍵工藝參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是要提供一種固相顆粒封堵煤(巖)裂隙的模擬實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對二次封孔過程中顆粒在裂隙中的運移和封堵特性進行更為直觀的研究，克服用氣力輸送壓力時，由于井下鉆孔區(qū)域裂隙處于煤(巖)體內(nèi)部，難以在現(xiàn)場直接觀測顆粒在裂隙中的運移、沉積和封堵過程，不利于確定二次封孔技術(shù)的關鍵工藝參數(shù)的缺陷。技術(shù)方案一種模擬固相顆粒封堵煤(巖)裂隙的實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括空氣壓縮機和二次封孔裝置，二次封孔裝置的進氣端依次連接有I控制閥、調(diào)壓閥、氣體流量計、II 控制閥和空氣壓縮機，二次封孔裝置的出料端依次連接有III控制閥和裂隙平臺，二次封孔裝置置于電子秤上面。裂隙平臺下部為平臺底座，橡膠密封墊位于平臺底座上面，透明蓋板位于橡膠密封墊上面，透明蓋板通過緊固件與平臺底座相連；裂隙平臺設有鉆孔區(qū)和裂隙區(qū)，裂隙區(qū)的平臺底座上開口為矩形凹槽，矩形凹槽側(cè)面和下面充填有復合材料，矩形凹槽內(nèi)設有主裂隙和支裂隙，主裂隙之間通過支裂隙相互連通，平臺底座由混凝土制成，鉆孔區(qū)為上開口半圓形凹槽，凹槽邊上裝有氣體壓力傳感器。裂隙區(qū)有三條主裂隙和兩條支裂隙，形成主裂隙和支裂隙的裂隙模具為彎曲形的成型模，或直線形的成型模，或變徑形的成型模。復合材料由水石膏水泥砂子碳酸鈣 =2:2:1:7:0. 5混合而成，采用重量比。在矩形凹槽中間放置彎曲形的成型模，或直線形的成型模，或變徑形的成型模，通過向裂隙模具和矩形凹槽間充填復合材料可形成不同形狀和寬度的裂隙，
有益效果本發(fā)明操作簡單，數(shù)據(jù)采集科學、準確，能直接觀察裂隙中顆粒的運移及封堵情況，很好地模擬了顆粒封堵鉆孔周邊裂隙的過程，具體體現(xiàn)在
1.通過該實驗系統(tǒng)模擬顆粒封堵裂隙過程中電子秤、氣體流量計和調(diào)壓閥的數(shù)據(jù)，可確定二次封孔技術(shù)的關鍵工藝參數(shù)，以更好地推廣應用該技術(shù)；
2.通過觀察面可觀察鉆孔和裂隙中顆粒的輸送、沉積及封堵過程，也可用攝像機對這些實驗現(xiàn)象進行錄像，通過實驗現(xiàn)象總結(jié)固相顆粒在裂隙中的運移規(guī)律，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)予以分析解釋；
3.裂隙平臺設有鉆孔區(qū)和裂隙區(qū)，可模擬顆粒經(jīng)鉆孔進入鉆孔周邊裂隙的過程，與工 程實際相符；
4.通過向矩形凹槽和已制作好的不同裂隙模具間充填復合材料能形成不同類型和寬 度的單裂隙和復雜的裂隙網(wǎng)絡。


圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中的裂隙平臺結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2中的A-A剖面示意圖。圖4是本發(fā)明彎曲形的成型模的主視圖。圖5是本發(fā)明彎曲形的成型模的俯視圖。圖6是本發(fā)明彎曲形的成型模的左視圖。圖7是本發(fā)明直線形的成型模的主視圖。圖8是本發(fā)明直線形的成型模的俯視圖。圖9是本發(fā)明直線形的成型模的左視圖。圖10是本發(fā)明變徑形的成型模的主視圖。圖11是本發(fā)明變徑形的成型模的俯視圖。圖12是本發(fā)明變徑形的成型模的左視圖。圖中1.空氣壓縮機，2. 二次封孔裝置，3. I控制閥，4.調(diào)壓閥，5.氣體流量計， 6. II控制閥，7. III控制閥，8.裂隙平臺，8-1.平臺底座，8-2.橡膠密封墊，8-3.透明蓋板， 8-4.緊固件，8-5.鉆孔區(qū)，8-6.裂隙區(qū)，8-7.主裂隙，8-8.支裂隙，8-9.矩形凹槽，8-10. 復合材料，8-11.氣體壓力傳感器，9.電子秤，10.彎曲形的成型模，11.直線形的成型模， 12.變徑形的成型模。
具體實施例方式在圖1中，二次封孔裝置2的進氣端依次連接有I控制閥3、調(diào)壓閥4、氣體流量計 5、II控制閥6和空氣壓縮機1 ;二次封孔裝置2的出料端依次連接有III控制閥7和裂隙平 臺8，二次封孔裝置2位于電子秤9上面。在圖2和圖3中，裂隙平臺8下面為平臺底座8-1，橡膠密封墊8-2位于平臺底座 8-1上面，透明蓋板8-3位于橡膠密封墊8-2上面，透明蓋板8-3通過緊固件8_4與平臺底 座8-1相連。裂隙平臺8設有鉆孔區(qū)8-5和裂隙區(qū)8-6，裂隙區(qū)8-5的平臺底座8_1中設有 主裂隙8-7和支裂隙8-8，主裂隙8-7之間通過支裂隙8-8相互連通，主裂隙8_7和支裂隙 8-8為上開口矩形凹槽8-9，矩形凹槽8-9側(cè)面和下面充填有復合材料8-10。平臺底座8_1 由混凝土制成，鉆孔區(qū)8-5為上開口半圓形凹槽，凹槽邊上裝有氣體壓力傳感器8-11。在裂隙區(qū)8-6矩形凹槽8-9中間放置涂有潤滑油的彎曲形的成型模10，或直線形 的成型模11，或變徑形的成型模12，將復合材料8-10充填至彎曲形的成型模10，或直線形 的成型模11，或變徑形的成型模12周圍，壓實并保證復合材料8-10上表面的高度與橡膠密 封墊8-2 —致，以保證密封效果，晾干5飛h后，拔出彎曲形的成型模10，或直線形的成型模11，或變徑形的成型模12，從而形成不同形狀和不同寬度的主裂隙8-7或支裂隙8-8。如主裂隙8-7或支裂隙8-8不允許顆粒進入，可用復合材料8-10堵塞；待主裂隙8-7和支裂隙 8-8形成后，在裂隙平臺矩形凹槽8-9和鉆孔區(qū)8-5外上表面均勻涂抹一層密封膠，將透明蓋板8-3緊貼橡膠密封墊8-2，最后固定緊固件8-4，實現(xiàn)對整個裂隙平臺8的密封。使用時，關閉I控制閥3、II控制閥6和III控制閥7，向二次封孔裝置2內(nèi)加入 15^20Kg的固相顆粒粉料，使電子秤9和氣體流量計5讀數(shù)歸零，打開空氣壓縮機I和II控制閥6，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥4使調(diào)壓閥4的壓力控制在O. 2^0. 3MPa，先后打開III控制閥7和I控制閥3，二次封孔裝置2開始輸送粉料。每隔5s記錄I次氣體流量計5、電子秤9以及調(diào)壓閥 4的讀數(shù)，待電子秤9和氣體流量計5的讀數(shù)不再變化時，關閉I控制閥3、II控制閥6、111控制閥7和空氣壓縮機I，實驗結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種模擬固相顆粒封堵煤(巖)裂隙的實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括空氣壓縮機和二次封孔裝置，其特征在于二次封孔裝置的進氣端依次連接有I控制閥、調(diào)壓閥、氣體流量計、II控制閥和空氣壓縮機；二次封孔裝置的出料端依次連接有III控制閥和裂隙平臺，二次封孔裝置位于電子秤上面。
2..根據(jù)權(quán)利要求I所述的模擬固相顆粒封堵煤(巖)裂隙的實驗系統(tǒng)，其特征在于裂隙平臺下面為平臺底座，橡膠密封墊位于平臺底座上面，透明蓋板位于橡膠密封墊上面，透明蓋板通過緊固件與平臺底座相連；裂隙平臺設有鉆孔區(qū)和裂隙區(qū)，裂隙區(qū)的平臺底座上開口為矩形凹槽，矩形凹槽側(cè)面充填有復合材料，矩形凹槽內(nèi)設有主裂隙和支裂隙，主裂隙之間通過支裂隙相互連通，平臺底座由混凝土制成，鉆孔區(qū)為上開口半圓形凹槽，凹槽邊上裝有氣體壓力傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬固相顆粒封堵煤(巖)裂隙的實驗系統(tǒng)，其特征在于復合材料由水石膏水泥砂子碳酸鈣=2:2:1:7:0. 5混合而成，采用重量比。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬固相顆粒封堵煤(巖)裂隙的實驗系統(tǒng)，其特征在于形成主裂隙和支裂隙的裂隙模具為彎曲形的成型模，或直線形的成型模，或變徑形的成型模。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模擬固相顆粒封堵煤(巖)裂隙的實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)二次封孔裝置的進氣端依次連接有Ⅰ控制閥、調(diào)壓閥、氣體流量計、Ⅱ控制閥和空氣壓縮機；二次封孔裝置的出料端依次連接有Ⅲ控制閥和裂隙平臺，二次封孔裝置位于電子秤上面。本發(fā)明操作簡單，數(shù)據(jù)采集科學、準確，能直接觀察裂隙中顆粒的運移及封堵情況，很好地模擬了顆粒封堵鉆孔周邊裂隙的過程，通過該實驗系統(tǒng)模擬顆粒封堵裂隙過程中電子秤、氣體流量計和調(diào)壓閥的數(shù)據(jù)，可確定二次封孔技術(shù)的關鍵工藝參數(shù)，通過實驗現(xiàn)象總結(jié)固相顆粒在裂隙中的運移規(guī)律，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)予以分析解釋。適用于井下瓦斯抽采工程中模擬顆粒封堵鉆孔周邊裂隙的實驗。
文檔編號E21B47/005GK102587889SQ20121002989
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者劉應科, 劉春 , 周福寶, 宋小林, 崔光磊, 楊磊, 王圣程, 胡勝勇, 范彥明, 趙冊 申請人:中國礦業(yè)大學