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专利号: 2023118267196
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于利用关闭/废弃煤矿地下空间进行压气储能的模型实验系统,其特征在于,包括:

真三轴地应力模拟加载系统,所述真三轴地应力模拟加载系统用于通过XYZ三个方向提供压力来模拟压气储能模型在真实地层中受到的应力,所述应力包括自重应力和水平应力,以及不同的侧压力系数,以模拟不同压气储能实验硐室所处的真实地应力情况;

复合硐室结构,所述复合硐室结构设置于所述真三轴地应力模拟加载系统内部,所述复合硐室结构由内到外依次包括密封层、配筋混凝土衬砌、围岩,并设计封堵构件,构建压气储能储气库的模型,并将空气压缩后储存进气囊制作成的密封层中,模拟压气储能过程中产生的高压气体压力;

试验控制系统,所述试验控制系统用于为所述真三轴地应力模拟加载系统提供操作控制,以实现不同侧压力系数下的模拟储气实验;

高压气加载控制系统,用于模拟压气储能过程,将空气压缩后储存进气囊制作成的密封层中,模拟压气储能过程中产生的高压气体压力;

数据监测采集系统,包括分布式光纤监测采集系统、应变监测采集系统和应力监测采集系统,所述分布式光纤监测采集系统、应变监测采集系统和应力监测采集系统设置于所述围岩和所述衬砌;

封堵构件,包括法兰盘和螺杆,所述法兰盘的表面阵列分布多个钻孔,以便安装螺帽,通过所述螺帽连接所述螺杆,所述衬砌通过堵头固定,所述衬砌内部设置所述气囊,所述气囊的一端配置进气口,通过管路延伸并衔接一个三通接口,所述三通接口的一端接进气管路,所述三通接口的一端连接压力控制阀门。

2.如权利要求1所述的一种适用于利用关闭/废弃煤矿地下空间进行压气储能的模型实验系统,其特征在于,所述围岩用于模拟真实地层中的岩层情况,通过如下方法确定围岩材料:根据现场围岩情况,设计正交试验方案;

配制相似小样,养护成型后测试相似小样的物理力学参数;

通过相似比尺来确定围岩材料的最佳相似配比。

3.如权利要求1所述的一种适用于利用关闭/废弃煤矿地下空间进行压气储能的模型实验系统,其特征在于,采用流体橡胶加聚纤维布热熔加工制作成的气囊作为密封层。

4.如权利要求1所述的一种适用于利用关闭/废弃煤矿地下空间进行压气储能的模型实验系统,其特征在于,所述螺杆上焊接有钢筋。

5.如权利要求1所述的一种适用于利用关闭/废弃煤矿地下空间进行压气储能的模型实验系统,其特征在于,所述密封层与所述衬砌之间设置有滑移层。

6.如权利要求1所述的一种适用于利用关闭/废弃煤矿地下空间进行压气储能的模型实验系统,其特征在于,所述衬砌为配筋混凝土衬砌,所述配筋混凝土衬砌采用混凝土+钢筋网共同浇筑而成,所述钢筋网通过环向钢筋和轴向钢筋焊接而成,待成型后分别在环向钢筋和轴向钢筋上布设应变片和压力盒,采集压气储能试验过程中钢筋网上的环向、轴向应力和应变数据,待传感器布设完毕后,将钢筋网置于模具中心,注入搅拌好的混凝土,边浇筑边振捣,浇筑完成后养护成型后拆掉模具,并在配筋混凝土衬砌的外部沿环向和轴向方向张贴应变片,采集充放气过程中衬砌整体的应变数据。

7.如权利要求1所述的一种适用于利用关闭/废弃煤矿地下空间进行压气储能的模型实验系统,其特征在于,所述分布式光纤监测采集系统包括上部光纤位移监测系统、下部光纤位移监测系统和混凝土内衬光纤位移监测系统,所述上部光纤位移监测系统、下部光纤位移监测系布设在所述围岩的上部和下部,所述混凝土内衬光纤位移监测系统在衬砌养护成型后缠绕于所述衬砌的外部。

8.如权利要求1所述的一种适用于利用关闭/废弃煤矿地下空间进行压气储能的模型实验系统,其特征在于,应变监测采集系统包括布设在所述衬砌的应变片,用于分别监测压气储能过程中,配筋混凝土衬砌内部及外部的环向、轴向应变。

9.如权利要求1所述的一种适用于利用关闭/废弃煤矿地下空间进行压气储能的模型实验系统,其特征在于,所述应力监测采集系统则包括布设在模型内部不同高度处的压力盒,用于监测压气储能过程中,地应力施加过程中和压气储能实验过程中相似模型内部的压气变化情况。