CN209990484U

CN209990484U - 一种超磁致受迫振动增透***

Info

Publication number: CN209990484U
Application number: CN201920612655.2U
Authority: CN
Inventors: 郭爱军; 程爱国; 赵庆珍; 张恒利; 杨昊睿; 赵文杨; 翟志伟; 于伟东; 盛新丽; 丁恋; 张建强; 殷榕蔚; 王化耀
Original assignee: General Survey and Research Institute of China Coal Geology Bureau
Current assignee: General Survey and Research Institute of China Coal Geology Bureau
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2020-01-24
Anticipated expiration: 2029-04-29

Abstract

本实用新型涉及煤矿瓦斯治理与抽采技术领域，公开了一种超磁致受迫振动增透***，包括实验舱，实验舱内设有煤样夹持装置；振动单元，包括超磁致振动棒和检波器；超磁致振动棒设置在实验舱内，用于通过振动产生波作用于实验煤样；检波器与煤样夹持装置连接；吸附解吸单元，通过管路与煤样夹持装置连接，用于调控实验煤样中的气体含量与压力，并检验振动作用下瓦斯解吸量。本实用新型通过设计超磁致受迫振动增透***模拟所采实验煤样的地质环境，采用超磁致振动技术，针对目前煤矿瓦斯抽采利用率低的问题，根据不同性质的含瓦斯煤层，确定不同类型的震源参数，形成瓦斯“不间断”增透抽采新工艺，提升煤矿瓦斯抽采技术水平，促进煤矿安全生产。

Description

一种超磁致受迫振动增透***

技术领域

本实用新型涉及煤矿瓦斯治理与抽采技术领域，特别涉及一种超磁致受迫振动增透***。

背景技术

瓦斯增透是保障煤矿安全生产，改善环境，提高矿井瓦斯开采利用效率的一项主要技术手段。基于超磁致震源受迫振动煤层瓦斯增透装置***是采用先进的超磁致设备作为震源，施加“不间断”的受迫振动作用与煤层，利用振动波来沟通煤层中各种尺度的孔隙和裂隙，同时促进吸附在煤层中的瓦斯解吸，从而达到提高瓦斯抽采利用率的目的。

现有的瓦斯增透技术及设备对煤矿瓦斯增透起到了一定的效果，但没有从根本上解决瓦斯增透的技术难题，普遍存在设备笨重，施工灵活性较差，成本费用较高，增透周期较长，增透效果不理想的等不足。矿井瓦斯抽采利用依然面临抽采难度大、抽采集中度低，钻孔工程量大，投入费用较高，抽采效率低等迫切需要解决的现实难题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术缺陷和应用需求，本申请提出一种超磁致受迫振动增透***，以解决现有瓦斯增透技术增透效果不理想、抽采难度大及抽采集中度低等问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供一种超磁致受迫振动增透***，包括：

实验舱，所述实验舱内设有煤样夹持装置；

振动单元，所述振动单元包括：超磁致振动棒和检波器；所述超磁致振动棒设置在所述实验舱内，用于通过振动产生波作用于含瓦斯的实验煤样；所述检波器与所述煤样夹持装置连接；

吸附解吸单元，所述吸附吸单元通过管路与所述煤样夹持装置连接，用于调控实验煤样中的气体含量与压力，并检验实验煤样中的瓦斯解吸量。

进一步地，所述吸附解吸单元包括：

标准室，所述标准室与所述煤样夹持装置连接；

排气单元，所述排气单元通过管路与所述标准室连接，用于排出实验煤样中的气体；

充气单元，所述充气单元通过管路与所述标准室连接，用于对实验煤样进行瓦斯充气；

气体检测单元，所述气体检测单元通过管路与所述煤样夹持装置连接，用于检测实验煤样排中的瓦斯解吸量。

进一步地，所述排气单元包括：真空泵、第一阀门、第一压力表、缓冲器和第二阀门；所述真空泵、所述第一阀门、所述第一压力表、所述缓冲器、所述第二阀门和所述标准室通过管路依次顺序连接。

进一步地，所述充气单元包括：气源、调压阀、第二压力表和第三阀门；所述气源、所述调压阀、所述第二压力表、所述第三阀门和所述标准室通过管路依次顺序连接。

进一步地，所述气体检测单元包括：产气收集装置、第四阀门、气体流量计和第五阀门；所述产气收集装置、第四阀门、所述气体流量计、所述第五阀门和所述煤样夹持装置通过管路依次顺序连接。

进一步地，所述振动单元还包括：超磁波控制装置；所述超磁波控制装置与所述超磁致振动棒电连接，用于控制所述超磁致振动棒。

进一步地，还包括：温压控制单元；

所述温压控制单元包括：

压力控制装置，所述压力控制装置与所述实验舱连接，用于调整所述实验舱内的压力；

温度控制装置，所述温度控制装置与所述实验舱连接，用于调整所述实验舱内的温度。

进一步地，所述压力控制装置包括：增压泵和第六阀门；所述增压泵、所述第六阀门和所述实验舱通过管路依次顺序连接；

所述温度控制装置包括：热水箱、加液泵、第七阀门和加热管；所述热水箱、所述加液泵、所述第七阀门和加热管通过管路依次顺序连接，所述加热管设置在所述实验舱内。

进一步地，所述实验舱内设有滑轨，所述煤样夹持装置固定在实验舱上；所述超磁致振动棒可活动的设置在所述实验舱内。

进一步地，所述实验舱的底部设有排水孔，所述实验舱内连接有第三压力表和温度计。

(三)有益效果

本实用新型提供一种超磁致受迫振动增透***，通过设计超磁致受迫振动增透***来模拟所采实验煤样的地质环境，采用超磁致振动技术，针对目前煤矿瓦斯抽采利用率低的问题，根据不同性质的含瓦斯煤层，确定不同类型的震源参数，以及不同煤种在不同的振动参数作用影响下的解吸效果和煤体微观裂隙、孔隙演化规律，探索新的煤层增透方式，促进煤矿瓦斯抽采技术的发展，形成瓦斯“不间断”增透抽采新工艺，提升煤矿瓦斯抽采技术水平，促进煤矿安全生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的超磁致受迫振动增透***的结构示意图；

其中，1：实验舱；2：振动单元；3：吸附解吸单元；4：温压控制单元；11：煤样夹持装置；12：固定装置；21：超磁致振动棒；22：检波器；23：超磁波控制装置；31：标准室；301：真空泵；302：第一阀门；303：第一压力表；304：缓冲器；305：第二阀门；306：气源；307：调压阀；308：第二压力表；309：第三阀门；310：产气收集装置；311：第四阀门；312：气体流量计；313：第五阀门；401：增压泵；402：第六阀门；403：热水箱；404：加液泵；405：第七阀门；406：加热管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种超磁致受迫振动增透***，如图1所示，该超磁致受迫振动增透***包括：实验舱1、振动单元2和吸附解吸单元3。其中，实验舱1内设有煤样夹持装置11，用于放置实验煤样，煤样夹持装置11通过固定装置12固定。振动单元2包括：超磁致振动棒21和检波器22。超磁致振动棒21设置在实验舱1内，以通过振动产生波作用于含瓦斯的实验煤样，促进瓦斯解吸。检波器22同时分别与超磁致振动棒21和煤样夹持装置11连接，以对振动波在实验煤样中的作用效果进行检测。吸附解吸单元3通过管路与煤样夹持装置11连接，用于调控实验煤样中的气体含量与压力，并检验实验煤样中的瓦斯解吸量。

工作过程：首先检测超磁致受迫振动增透***密闭性能和各种管路联通性能，确保***密闭完好，各种管路联通通畅。准备实验煤样，例如规格为10cm×10cm×20cm的实验煤样。将实验煤样放入煤样夹持装置11中，用吸附解吸单元3进行抽真空，对实验煤样进行脱气操作，接着对实验煤样进行瓦斯充气，使实验煤样在实验温度和压力下达到瓦斯吸附平衡。调节振动单元2，控制超磁致振动棒21的激发参数(振幅、频率等)，通过吸附解吸单元3测量瓦斯解吸数量，通过检波器22检测振动波在实验煤样中传播情况。重复以上步骤，即可完成不同煤种在不同的振动参数作用影响下的解吸效果和煤体微观裂隙、孔隙演化规律，探索新的煤层增透方式，促进煤矿瓦斯抽采技术的发展。

本实用新型实施例提供一种超磁致受迫振动增透***，通过设计超磁致受迫振动增透***来模拟所采实验煤样的地质环境，采用超磁致振动技术，针对目前煤矿瓦斯抽采利用率低的问题，根据不同性质的含瓦斯煤层，确定不同类型的震源参数，以及不同煤种在不同的振动参数作用影响下的解吸效果和煤体微观裂隙、孔隙演化规律，探索新的煤层增透方式，促进煤矿瓦斯抽采技术的发展，形成瓦斯“不间断”增透抽采新工艺，提升煤矿瓦斯抽采技术水平，促进煤矿安全生产。

在根据本实用新型的一个实施例中，如图1所示，吸附解吸单元3包括：标准室31、排气单元、充气单元和气体检测单元。标准室31与煤样夹持装置11连接。排气单元通过管路与标准室31连接，用于排出实验煤样中的气体。充气单元通过管路与标准室31连接，用于对实验煤样进行瓦斯充气。即排气单元和充气单元均与标准室31连接，标准室31作为中间连通室，将煤样夹持装置11与其他单元连通，通过调整标准室31来控制实验煤样中的气体含量压力。气体检测单元通过管路与煤样夹持装置11连接，用于检测实验煤样排中的瓦斯解吸量。

其中，排气单元包括：真空泵301、第一阀门302、第一压力表303、缓冲器304和第二阀门305。真空泵301、第一阀门302、第一压力表303、缓冲器304、第二阀门305和标准室31通过管路依次顺序连接。通过调整真空泵301、缓冲器304、第一阀门302和第二阀门305，并监测第一压力表303，可调控标准室31内的气体含量，从而控制实验煤样中的气体含量与压力。

其中，充气单元包括：气源306、调压阀307、第二压力表308和第三阀门309。气源306、调压阀307、第二压力表308、第三阀门309和标准室31通过管路依次顺序连接。同理，通过，调整气源306、调压阀307和第三阀门309，并监测第二压力表308，可调控标准室31内的瓦斯含量，从而控制实验煤样中的瓦斯含量与压力。

其中，气体检测单元包括：产气收集装置310、第四阀门311、气体流量计312和第五阀门313。产气收集装置310、第四阀门311、气体流量计312、第五阀门313和煤样夹持装置11通过管路依次顺序连接，可测量将实验煤样中的瓦斯解吸数量。

其中，振动单元2还包括：超磁波控制装置23。超磁波控制装置23与超磁致振动棒21电连接，用于控制超磁致振动棒21。

工作过程：首先检测超磁致受迫振动增透***密闭性能和各种管路联通性能，确保***密闭完好，各种管路联通通畅。准备实验煤样，将实验煤样放入煤样夹持装置11中。利用排气单元进行抽真空，对实验煤样进行脱气操作，打开第一阀门302和第二阀门305，启动真空泵301和缓冲器304，通过第一压力表303观测压力，达到预设值后，关闭真空泵301、缓冲器304、第一阀门302和第二阀门305。接着通过充气单元对实验煤样进行瓦斯充气，打开第三阀门309，调整调压阀307的开度，控制气源306中的瓦斯进入标准室31，使实验煤样在实验温度和压力下达到瓦斯吸附平衡。通过超磁波控制装置23控制超磁致振动棒21的激发参数，通过气体检测单元测量瓦斯解吸数量，通过检波器22检测振动波在实验煤样中传播情况。重复以上步骤，即可完成不同煤种在不同的振动参数作用影响下的解吸效果和煤体微观裂隙、孔隙演化规律，探索新的煤层增透方式，促进煤矿瓦斯抽采技术的发展。

在根据本实用新型的一个实施例中，如图1所述，该超磁致受迫振动增透***还包括：温压控制单元4。温压控制单元4包括：压力控制装置和温度控制装置。压力控制装置与实验舱1连接，用于调整实验舱1内的压力。温度控制装置与实验舱1连接，用于调整实验舱1内的温度。同时，实验舱1内连接有第三压力表和温度计，用以实时测量实验舱1内的温度和压力。

其中，压力控制装置包括：增压泵401和第六阀门402。增压泵401、第六阀门402和实验舱1通过管路依次顺序连接。通过增压泵401可调整实验舱1内的压力。

其中，温度控制装置包括：热水箱403、加液泵404、第七阀门405和加热管406。热水箱403、加液泵404、第七阀门405和加热管406通过管路依次顺序连接，加热管406设置在实验舱1内，通过热水箱403、加液泵404和第七阀门405调整加热管406的温度，可控制实验舱1内的温度。

工作过程：首先检测超磁致受迫振动增透***密闭性能和各种管路联通性能，确保***密闭完好，各种管路联通通畅。测量实验舱1内的温度和压力，若实验舱1内的实验环境和所采实验煤样地质环境存在区别，通过调整增压泵401和第六阀门402可控制实验舱1内压力，通过调整热水箱403、加液泵404和第七阀门405可控制实验舱1内的压力，保证实验环境和所采实验煤样地质环境相近似。然后开始准备实验煤样，将实验煤样放入煤样夹持装置11中。用排气单元进行抽真空，对实验煤样进行脱气操作，打开第一阀门302和第二阀门305，启动真空泵301和缓冲器304，通过第一压力表303观测压力，达到预设值后，关闭真空泵301、缓冲器304、第一阀门302和第二阀门305。接着通过充气单元对实验煤样进行瓦斯充气，打开第三阀门309，调整调压阀307的开度，控制气源306中的瓦斯进入标准室31，使实验煤样在实验温度和压力下达到瓦斯吸附平衡。通过超磁波控制装置23控制超磁致振动棒21的激发参数，通过气体检测单元测量瓦斯解吸数量，通过检波器22检测振动波在实验煤样中传播情况。重复以上步骤，即可完成不同温度压力条件下、不同煤种在不同的振动参数作用影响下的解吸效果和煤体微观裂隙、孔隙演化规律，探索新的煤层增透方式，促进煤矿瓦斯抽采技术的发展。

区别于上述实施例，本实施例通过增设温压控制单元，以保证实验舱内的实验环境和所采实验煤样地质环境相同，确保实验的准确性，同时还可完成不同温度压力条件下、不同煤种在不同的振动参数作用影响下的解吸效果和煤体微观裂隙、孔隙演化规律，探索新的煤层增透方式，促进煤矿瓦斯抽采技术的发展。

在根据本实用新型的一个实施例中，如图1所述，为模拟不同距离范围内振动作用对实验煤样瓦斯增透参数的影响，本实施例中，超磁致振动棒21也可活动的设置在实验舱1内。

本实施例中，在实验舱1的底部设置排水孔。排水孔一般设置在实验舱1底部的最底处，以便将实验舱1的高压水完全排出，恢复常压环境。。

此外，为便于操控整个超磁致受迫振动增透***，还可在该超磁致受迫振动增透***中设置测控单元，测控单元主要包括：电脑及相关软件、数据连接线、显示仪表等设备，通过测控单元来控制整个超磁致受迫振动增透***，以简化实验过程。

综上所述，实用新型实施例提供的超磁致受迫振动增透***，通过设计超磁致受迫振动增透***来模拟所采实验煤样的地质环境，采用超磁致振动技术，针对目前煤矿瓦斯抽采利用率低的问题，根据不同性质的含瓦斯煤层，确定不同类型的震源参数，以及不同煤种在不同的振动参数作用影响下的解吸效果和煤体微观裂隙、孔隙演化规律，探索新的煤层增透方式，促进煤矿瓦斯抽采技术的发展，形成瓦斯“不间断”增透抽采新工艺，提升煤矿瓦斯抽采技术水平，促进煤矿安全生产。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种超磁致受迫振动增透***，其特征在于，包括：

实验舱，所述实验舱内设有煤样夹持装置；

2.根据权利要求1所述的超磁致受迫振动增透***，其特征在于，所述吸附解吸单元包括：

标准室，所述标准室与所述煤样夹持装置连接；

3.根据权利要求2所述的超磁致受迫振动增透***，其特征在于，所述排气单元包括：真空泵、第一阀门、第一压力表、缓冲器和第二阀门；所述真空泵、所述第一阀门、所述第一压力表、所述缓冲器、所述第二阀门和所述标准室通过管路依次顺序连接。

4.根据权利要求2所述的超磁致受迫振动增透***，其特征在于，所述充气单元包括：气源、调压阀、第二压力表和第三阀门；所述气源、所述调压阀、所述第二压力表、所述第三阀门和所述标准室通过管路依次顺序连接。

5.根据权利要求2所述的超磁致受迫振动增透***，其特征在于，所述气体检测单元包括：产气收集装置、第四阀门、气体流量计和第五阀门；所述产气收集装置、第四阀门、所述气体流量计、所述第五阀门和所述煤样夹持装置通过管路依次顺序连接。

6.根据权利要求1所述的超磁致受迫振动增透***，其特征在于，所述振动单元还包括：超磁波控制装置；所述超磁波控制装置与所述超磁致振动棒电连接，用于控制所述超磁致振动棒。

7.根据权利要求1所述的超磁致受迫振动增透***，其特征在于，还包括：温压控制单元；

所述温压控制单元包括：

8.根据权利要求7所述的超磁致受迫振动增透***，其特征在于，所述压力控制装置包括：增压泵和第六阀门；所述增压泵、所述第六阀门和所述实验舱通过管路依次顺序连接；

所述温度控制装置包括：热水箱、加液泵、第七阀门和加热管；所述热水箱、所述加液泵、所述第七阀门和所述加热管通过管路依次顺序连接，所述加热管设置在所述实验舱内。

9.根据权利要求1所述的超磁致受迫振动增透***，其特征在于，所述煤样夹持装置固定在实验舱内；所述超磁致振动棒可活动的设置在所述实验舱内。

10.根据权利要求1所述的超磁致受迫振动增透***，其特征在于，所述实验舱的底部设有排水孔，所述实验舱内连接有第三压力表和温度计。