[实用新型]深部真三轴各向异性煤岩瓦斯渗流耦合试验系统

说明书

本实用新型公开了一种深部真三轴各向异性煤岩瓦斯渗流耦合试验系统，包括煤岩夹持器，煤岩夹持器的进出气口分别连接有进气总管和排气管，进气总管连接有抽真空管路，进气总管的末端设有三通器，三通器上设有进气电子压力表；抽真空管路与进气口之间的进气总管连接有入口电子压力表；出气口处的排气管上设有出口电子压力表；三通器连接有甲烷支管、氮气支管和二氧化碳支管，进出气口处的进气总管处分别设有进气流速传感和出气流速传感器；煤岩夹持器连接有真三轴加载系统。本实用新型揭示了温度、压力和超声波三场耦合下的煤样渗透率规律，可以得到最佳的煤层渗透率，指导煤层抽采瓦斯的实践，增加能源供给，保护环境。

技术领域

本实用新型涉及煤矿技术领域，尤其设计一种深部真三轴各向异性煤岩瓦斯渗流耦合试验装置。

背景技术

煤矿开采深度的不断增加，大部分矿井逐渐进入深部煤层开采环境，随着开采深度的变化，开挖煤层时不同方向的地压力、温度逐渐增加，导致深部矿井开采环境愈发严峻，进而煤矿的气体突出事故也呈现上升趋势，而准确掌握深部煤层中气体的渗流规律是预防气体突出灾害和建设安全煤矿的前提。

煤层对于气体的吸附解吸与煤层采掘的地应力、超声波震动和地层温度有着密切的关系，随着开采深度的不断加深，这种来自不同方向的地应力的变化会对煤样的渗透率有着更为显著的影响。

目前大部分煤样夹持器仅仅考虑煤样渗透率与地应力场和温度场的关系，未考虑超声波震动对煤样内部孔隙损伤各向异性的变化特征，当忽略超声波震动对煤样内部孔隙损伤各向异性的变化特征时测得的渗透率数据往往误差较大。因此，开展超声波针对深部煤岩各向异性瓦斯气体渗流规律影响的研究是十分有必要的。

针对上述问题，研制深部真三轴条件下超声波震动各向异性煤岩的气体吸附解吸的试验装置，开展真三轴各向异性条件下煤岩气体渗流影响因素的研究，揭示深部矿井煤岩开采时地应力、超声波震动和温度三场耦合煤样渗流率的规律，为深部矿井开采设计提供科学基础。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种提供一种在深部真三轴条件下超声波震动各向异性煤岩瓦斯气体渗流耦合试验装置，更准确的模拟深部煤层各向异性的地应力状况、超声波震动和温度状况，得到更准确的气体渗流实验数据，方便计算测试煤样的渗透率，为深部开采煤层和瓦斯突出提供指导。

为实现上述目的，本实用新型的深部真三轴各向异性煤岩瓦斯渗流耦合试验系统包括煤岩夹持器，煤岩夹持器具有进气口和出气口，煤岩夹持器的进气口连接有进气总管，出气口连接有排气管，排气管上设有第六阀门，进气口处的进气总管连接有抽真空管路，抽真空管路连接有真空泵，抽真空管路上设有第五阀门；进气总管的末端设有三通器，三通器上设有进气电子压力表； 以气流方向为下游方向，三通器下游方向的进气总管上与三通器相邻设有第一阀门；抽真空管路与进气口之间的进气总管连接有入口电子压力表；抽真空管路上游方向的进气总管上与抽真空管路相邻设有第四阀门；出气口处的排气管上设有出口电子压力表；

三通器的第一接口连接进气总管，三通器的第二接口连接二氧化碳支管，三通器的第三接口连接甲烷支管和氮气支管；

甲烷支管连接有甲烷气瓶，氮气支管连接有氮气气瓶，二氧化碳支管连接有二氧化碳气瓶；

甲烷支管上设有第一减压阀，氮气支管上设有第二减压阀、二氧化碳支管上设有第三减压阀；

进气口处的进气总管处设有进气流速传感器，出气口出的排气管上设有出气流速传感器；

进气总管连接有氦气管路，氦气管路连接有氦气瓶，氦气管路上设有氦气减压阀；氦气管路在进气总管上位于抽真空管路的下游方向并位于入口电子压力表和进气流速传感器的上游方向；