[实用新型]一种瓦斯抽采钻孔塌孔试验系统

说明书

本实用新型公开了一种瓦斯抽采钻孔塌孔试验系统，包括箱体、液压加载装置、负压加载装置和数据采集分析系统，箱体内设置有用于模拟瓦斯抽采钻孔的通孔；负压加载装置包括氮气瓶、第一压腔、第二压腔和真空泵，氮气瓶与第一压腔之间连接有第一气路，第一气路上设置有减压阀、第一开关阀和恒流泵，第一压腔与真空泵之间连接有第二气路，第二气路上设置有压差变送器和第二开关阀，第二压腔与真空泵之间连接有第三气路，第三气路上设置有绝压变送器和第三开关阀。本实用新型系统结构简单，设计合理，能够真实模拟钻孔坍塌变形过程，通过高精度的数据采集与分析，研究防塌支架的支护性能和渗流模型，使用效果好，便于推广使用。

技术领域

本实用新型属于煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种瓦斯抽采钻孔塌孔试验系统。

背景技术

瓦斯抽采钻孔的塌孔是松软煤层瓦斯抽采孔钻进时极易发生的现象，塌孔会切断瓦斯的流动通道，造成钻具不能正常运转，严重降低了瓦斯抽采效率。对于钻进过程中出现的孔内复杂情况，地质因素是其发生的内在因素，产生的复杂情况和程度随岩土层条件的不同而不同。钻孔内不同深度的煤岩体上都有地应力作用，地应力的作用具有普遍性。孔壁周围煤岩体由于钻孔的形成，其承受的原始应力遭到毁坏，丧失了原有的平衡状态，从而出现应力集中，在上覆主压力的影响下，孔周围煤岩体向钻孔内运动，产生的后果为钻孔直径的减小和孔壁不稳定发生移动，即钻孔内部煤岩体强度的极限应力值被钻孔内部应力变化赶超。应力重新分布后，煤岩体强度的骤减，使钻孔形成新的弹塑性变形，这些变形尤其对胶结性差的煤岩体、埋深深且孔径较大的钻孔影响更大。

为了模拟井下地应力变化及其导致的钻孔坍塌变形，继而研究钻孔防塌支架支护过程与孔壁的耦合规律，研究总结其支护性能，因此，需要一种瓦斯抽采钻孔塌孔试验系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种瓦斯抽采钻孔塌孔试验系统，其系统结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在瓦斯抽采钻孔塌孔试验中，真实模拟钻孔坍塌变形过程，通过高精度的数据采集与分析，能够更好地研究防塌支架的支护性能和渗流模型，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种瓦斯抽采钻孔塌孔试验系统，包括用于模拟煤岩体的箱体和用于模拟地应力的液压加载装置，以及用于模拟井下抽采负压的负压加载装置和用于监测压力变化的数据采集分析系统；所述液压加载装置设置在箱体上部，所述箱体内设置有用于模拟瓦斯抽采钻孔的通孔，所述通孔内设置有防塌支架；

所述负压加载装置包括氮气瓶、第一压腔、第二压腔和真空泵，所述第一压腔设置在箱体的一侧，且与通孔的一端连通，所述第二压腔设置在箱体的另一侧，且与通孔的另一端连通，所述氮气瓶与第一压腔之间连接有第一气路，所述第一气路上从氮气瓶至第一压腔方向上依次设置有减压阀、第一开关阀和恒流泵，所述第一压腔与真空泵之间连接有第二气路，所述第二气路上从第一压腔至真空泵方向上依次设置有压差变送器和第二开关阀，所述第二压腔与真空泵之间连接有第三气路，所述第三气路上从第二压腔至真空泵方向上依次设置有绝压变送器和第三开关阀；

所述数据采集分析系统包括主机控制器和设置在箱体内的压力传感器，以及与主机控制器相接的数据记录仪，所述压差变送器、绝压变送器和压力传感器均与主机控制器的信号输入端连接，所述真空泵与主机控制器的控制输出端连接。

上述的一种瓦斯抽采钻孔塌孔试验系统，所述液压加载装置采用动静态真三轴测试系统GDSTTA。

上述的一种瓦斯抽采钻孔塌孔试验系统，所述恒流泵采用WG600S工业调速型恒流泵。

上述的一种瓦斯抽采钻孔塌孔试验系统，所述压差变送器采用266DSH差压变送器。

上述的一种瓦斯抽采钻孔塌孔试验系统，所述绝压变送器采用266AST绝压变送器。

上述的一种瓦斯抽采钻孔塌孔试验系统，所述数据记录仪采用JY-R200D无纸记录仪。