利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2019101421119
申请人: 洛阳理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.可控频率振动法提高煤层瓦斯采收率的实验装置,其特征在于:包括装样系统、注气与流量监测系统以及数据收集系统;装样系统包括用于盛装煤粉(8)的刚性缸体(9)、用于向煤粉(8)施加载荷的加载机构以及用于驱动刚性缸体(9)整体以可控频率振动的振动机构,加载机构包括设置在刚性缸体(9)内腔中部位置的液压千斤顶(7),刚性缸体(9)内腔位于液压千斤顶(7)的一侧形成用于容纳煤粉(8)的装料区,液压千斤顶(7)相背于装料区的一侧设有用于推动液压千斤顶(7)沿刚性缸体(9)长度方向运动的液压推杆(6),且液压推杆(6)通过液压控制阀门(20)与液压泵(21)相连,振动机构包括固定设置在刚性缸体(9)上的振动器(10)和控制振动器(10)振动的控制器(11);注气与流量监测系统包括气瓶(1)和通风橱(15),在气瓶(1)和刚性缸体(9)的装料区之间的连通管路上依次设有气体增压泵(2)、入口气体压力调节阀(3)、入口气体阀门(4)以及入口气体流量计(5),在通风橱(15)和刚性缸体(9)的装料区之间的连通管路上依次设有出口气体流量计(14)、出口气体阀门(13)以及出口气体压力调节阀(12);数据收集系统包括多个固体压力传感器(19)、多个气体压力传感器(18)以及计算机(16),多个固体压力传感器(19)间隔埋设在煤粉(8)中并用于检测煤粉(8)内部应力,多个气体压力传感器(18)间隔设置在刚性缸体(9)的侧壁上并用于检测装料区位置的气体压力,计算机(16)与固体压力传感器(19)、气体压力传感器(18)、入口气体流量计(5)以及出口气体流量计(14)相连,并用于绘制对应的应力变化曲线、压力变化曲线以及气体流量曲线;

固体压力传感器(19)和气体压力传感器(18)的数量分别为三个,三个固体压力传感器(19)等距间隔埋设在煤粉(8)中,三个气体压力传感器(18)等距间隔固定在刚性缸体(9)的侧壁上;

刚性缸体(9)的装料区还连接有真空泵(17),真空泵(17)的末端与通风橱(15)相连。

2.通过权利要求1所述的可控频率振动法提高煤层瓦斯采收率的实验装置的实验方法,其特征在于:包括以下步骤:

1)、在刚性缸体(9)的装料区内装入煤粉(8),并在煤粉(8)中等间距的埋入三个固体压力传感器(19);

2)、启动液压泵(21),打开液压控制阀门(20),通过液压推杆(6)推动液压千斤顶(7)对装料区中的煤粉(8)进行压实;

3)、煤粉(8)压实至实验设定的载荷后,打开气瓶(1),启动气体增压泵(2)对气瓶(1)中的气体进行增压,接着调节入口气体压力调节阀(3)以稳定入口气体压力,以恒定的气体压力向刚性缸体(9)内注入气体;启动入口气体流量计(5)监测向刚性缸体(9)内注入气体的量,入口气体流量计(5)监测到注入气体累计量保持不变时,关闭入口气体阀门(4),停止注气;停止注气之后, 静置一段时间完成注气平衡;

4)、注气平衡之后,调节出口气体压力调节阀(12)以稳定出口气体压力大小,打开出口气体阀门(13),通过出口气体流量计(14)和计算机(16)实时监测振动器(10)未向刚性缸体(9)施加振动时的气体流量变化,并在计算机(16)上绘制气体流量数据曲线;通过三个固体压力传感器(19)和计算机(16)实时监测振动器(10)未向刚性缸体(9)施加振动时气体抽采过程中煤粉(8)不同部位的应力,并在计算机(16)上绘制煤粉(8)不同部位的应力曲线;通过三个气体压力传感器(18)和计算机(16)实时监测振动器(10)未向刚性缸体(9)施加振动时气体抽采过程中煤粉(8)不同部位的气体压力,并在计算机(16)上绘制煤粉(8)不同部位的气体压力数据曲线;

5)、数据记录完成之后,重复步骤2)、3)步;

6)、再次注气平衡完成之后,调节出口气体压力调节阀(12)以稳定出口气体压力大小,打开出口气体阀门(13),通过控制器(11)控制振动器(10)对刚性缸体(9)施加振动,通过出口气体流量计(14)和计算机(16)实时监测振动器(10)向刚性缸体(9)施加振动过程中气体的流量,并在计算机(16)上绘制气体流量曲线;通过三个固体压力传感器(19)和计算机(16)实时监测振动器(10)向刚性缸体(9)施加振动时气体抽采过程中煤粉(8)不同部位的应力数据,并在计算机(16)上绘制煤粉(8)不同部位的应力数据曲线;通过三个气体压力传感器(18)和计算机(16)实时监测振动器(10)向刚性缸体(9)施加振动时气体抽采过程中煤粉(8)不同部位的气体压力,并在计算机(16)上绘制煤粉(8)不同部位的气体压力数据曲线;

7)、对比振动器(10)对刚性缸体(9)施加振动前后两次流量数据曲线,验证可控频率振动法提高煤层瓦斯抽采率的模拟效果。

3.根据权利要求2所述的可控频率振动法提高煤层瓦斯采收率的实验装置的实验方法,其特征在于:在振动器(10)对刚性缸体(9)施加振动前后的实验中,液压泵(21)向煤粉(8)施加的载荷大小、注气压力、时间以及注气之后的平衡时间完全相同。

4.根据权利要求2所述的可控频率振动法提高煤层瓦斯采收率的实验装置的实验方法,其特征在于:步骤6)中的测试结束之后,通过计算机(16)保留数据,然后由控制器(11)控制振动器(10)以另一振动频率对刚性缸体(9)施加振动,进行另一振动频率下的测试,测试完之后同样保留数据;通过多次测试系统数据对比分析得出可控频率振动法提高煤层瓦斯抽采率的最佳振动频率。