一种煤岩瓦斯解吸-扩散-渗流物理模拟试验装置

技术领域

本发明涉及煤岩瓦斯解吸-扩散-渗流物理模拟试验技术领域，具体为一种煤岩瓦斯解吸-扩散-渗流物理模拟试验装置。

背景技术

煤岩瓦斯是一种新型洁净能源，其开发利用不仅可弥补常规能源的不足，对改善煤矿生产安全和保护大气环境也有重要意义；煤岩瓦斯主要以吸附状态赋存于煤基块的微孔隙中，在一定压力下处于动平衡状态，其产出机理遵循“解吸扩散渗流"的过程，即从煤基块孔隙表面解吸，通过基块和微孔隙扩散到裂隙中；

公开号“CN114878402A”为一种煤岩瓦斯吸附解吸模拟试验装置，包括样岩箱，样岩翻开机构包括翻开柱，翻开柱通过翻开驱动将样岩翻开，主动吸收组件包括吸收罩，吸收罩通过活塞驱动将样岩箱内气体吸入到模拟检测箱主体内检测；该装置通过样岩翻开机构的设置，可以对煤岩块进行拨动翻开，使得堆积的煤岩块之间的气体会由于煤岩块位置的改变而上升飘出，通过主动吸收组件可以对内侧气体进行吸收检测，提高了有效气体的收集效率，提高了检测结果的准确性；

该装置通过翻开柱的对煤岩块进行拨动翻开，使得堆积的煤岩块之间的气体由于煤岩块位置的改变而上升飘出，但翻开柱倾斜转动的拨动效果有限，仅能够依次对煤岩块进行拨动，因此不利于提高有效气体的收集效率，且装置通过吸收罩对有效气体进行吸收，再通过吸收罩外侧固定设置的过滤网进行杂质的过滤，经过长时间的使用下，过滤网外侧易发生堵塞，从而不利于主动吸收组件对有效气体的吸收，所以我们提出了一种煤岩瓦斯解吸-扩散-渗流物理模拟试验装置，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤岩瓦斯解吸-扩散-渗流物理模拟试验装置，以解决上述背景技术提出的目前市场上装置的拨动效果有限，仅能够依次对煤岩块进行拨动，因此不利于提高有效气体的收集效率，且装置通过吸收罩对有效气体进行吸收，再通过吸收罩外侧固定设置的过滤网进行杂质的过滤，经过长时间的使用下，过滤网外侧易发生堵塞，从而不利于主动吸收组件对有效气体的吸收的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤岩瓦斯解吸-扩散-渗流物理模拟试验装置，包括基板，所述基板上方固定安装有支撑架，且支撑架上方固定设置有样岩箱，并且样岩箱上方固定连接有集气箱；

还包括；驱动电机，通过螺栓固定安装在支撑架内侧，所述驱动电机的输出轴端部固定连接有转杆，且转杆左右两侧均设置有翻动结构，其通过在样岩箱内侧转动的设置，使得煤岩块可在样岩箱内进行翻动，以此使得堆积的煤岩块之间的气体会由于煤岩块位置的改变而上升飘出，便于后续对煤岩瓦斯的有效部分进行吸取；

出气管，固定安装在样岩箱上方，样岩箱通过出气管可连通集气箱，且出气管内侧固定安装有过滤网，并且过滤网下方设置有清洁结构，其通过在过滤网下表面接触转动的设置，使得杂质不易造成过滤网下表面的堵塞，有利于煤岩瓦斯有效部分的排出。

优选的，所述翻动结构包括转杆外侧固定连接的第一锥齿轮，且第一锥齿轮后端啮合连接有第二锥齿轮，并且第二锥齿轮后端固定连接有第一连接杆，通过第二锥齿轮可带动第一连接杆进行转动。

优选的，所述第一连接杆后端为贯穿样岩箱设置，且第一连接杆后端外侧通过链轮啮合连接有第一链条，并且第一链条左右两端内侧均通过链轮啮合连接有第二连接杆，通过第一链条可带动两组第二连接杆同步进行转动。

优选的，两组所述第二连接杆前端均为贯穿样岩箱设置，且第二连接杆前端转动连接于样岩箱内壁，并且第二连接杆外侧固定安装有翻动叶，通过翻动叶的转动可对放置在样岩箱内侧的煤岩块进行翻动，以此提高煤岩块排出有效部分的效率。

优选的，所述清洁结构包括转杆外侧通过链轮啮合连接的第二链条，且第二链条左右两端内侧均通过链轮啮合连接有转动杆，并且转动杆下端转动连接有固定杆，同时固定杆一端固定连接于样岩箱内壁，通过固定杆可对转动杆进行限位，有利于提高清洁结构的稳定性。

优选的，所述转动杆上端固定连接有清洁杆，且清洁杆上表面等间距固定设置有五组清洁刷，并且清洁刷上端接触连接有过滤网，通过清洁刷可对过滤网下表面进行清洁。

优选的，所述转杆上端为贯穿样岩箱设置，且转杆上端固定连接有集气扇，并且集气扇转动设置在集气箱内侧，通过集气扇的转动可使得煤岩块的有效部分从出气管排进集气箱内。

优选的，所述集气箱上方固定安装有模拟检测模块，且集气箱上端连通有通气管，并且通气管上端连接有模拟检测模块，通过模拟检测模块可对排出的煤岩瓦斯进行检测。

优选的，所述支撑架内侧固定安装有电源件，且电源件位于驱动电机左侧，并且电源件通过连接线电性连接有加热块，并且加热块固定安装在样岩箱外部左右两侧，通过加热块对样岩箱内侧进行加温，以此提高煤岩瓦斯的排出效率。

优选的，所述样岩箱前侧通过合页转动连接有门板，通过门板便于将煤岩块放入样岩箱内侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该煤岩瓦斯解吸-扩散-渗流物理模拟试验装置，通过翻动叶在样岩箱内侧进行转动的设置，使得翻动叶可对放置在样岩箱内侧的煤岩块进行翻动，以此有利于提高煤岩瓦斯的排出效率，其具体内容如下：

(1)设置有翻动叶，通过驱动电机带动转杆进行转动，转杆通过第一锥齿轮带动第二锥齿轮进行转动，第二锥齿轮通过第一连接杆带动第一链条进行转动，第一链条通过第二连接杆带动两组翻动叶在样岩箱内侧进行转动，使得翻动叶对放置在样岩箱内侧的煤岩块进行翻动，以此提高煤岩瓦斯的排出效率；

(2)设置有集气扇，通过驱动电机带动转杆进行转动，转杆带动集气扇在集气箱内侧进行转动，以此使得煤岩瓦斯可快速通过出气管从样岩箱排至集气箱内，有利于后续对煤岩瓦斯的检测；

(3)设置有过滤网，通过固定安装在出气管内侧的过滤网对排出的煤岩瓦斯进行过滤，以此避免杂质进入模拟检测模块内，有利于对模拟检测模块的保护；

(4)设置有清洁刷，通过驱动电机带动转杆进行转动，转杆通过第二链条带动转动杆进行转动，转动杆通过清洁杆带动清洁刷在过滤网下表面进行接触转动，通过清洁刷对过滤网下表面进行清洁，避免过滤网发生堵塞的情况，以此有利于提高煤岩瓦斯的排出效率；

(5)设置有加热块，通过电源件对加热块进行供电，使得加热块可对样岩箱内部进行加热，以此降低煤岩块对煤岩瓦斯的吸附能力，进而提高煤岩瓦斯解吸速率。

附图说明

图1为本发明正剖结构示意图；

图2为本发明正视结构示意图；

图3为本发明样岩箱后视结构示意图；

图4为本发明样岩箱俯剖结构示意图；

图5为本发明过滤网仰视结构示意图；

图6为本发明第二链条俯剖结构示意图；

图7为本发明图1中A处放大结构示意图。

图中：1、基板；2、支撑架；3、样岩箱；4、集气箱；5、模拟检测模块；6、驱动电机；7、转杆；8、第一锥齿轮；9、第二锥齿轮；10、第一连接杆；11、第一链条；12、第二连接杆；13、翻动叶；14、第二链条；15、固定杆；16、转动杆；17、清洁杆；18、清洁刷；19、过滤网；20、出气管；21、集气扇；22、通气管；23、电源件；24、加热块；25、门板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：为了解决现有技术中煤岩瓦斯排出效率过慢的问题，因此公开如下方案，请参阅图1-图7，本发明提供一种技术方案：一种煤岩瓦斯解吸-扩散-渗流物理模拟试验装置，包括基板1，基板1上方固定安装有支撑架2，且支撑架2上方固定设置有样岩箱3，并且样岩箱3上方固定连接有集气箱4；

影响煤岩瓦斯解吸的因素主要是压力、含气量、煤的水分含量、基块尺寸与温度等；影响煤岩瓦斯扩散的因素主要是煤岩瓦斯浓度、扩散距离、平均自由程与煤岩孔隙分布；而影响煤岩瓦斯渗流的因素有渗透率、裂隙发育状况、压差与储层损害等；解吸、扩散和渗流三个环节是紧密相连，相互影响，相互制约的，三者的最佳匹配将是煤层气经济开发的必要条件；

还包括；驱动电机6，通过螺栓固定安装在支撑架2内侧，驱动电机6的输出轴端部固定连接有转杆7，且转杆7左右两侧均设置有翻动结构，其通过在样岩箱3内侧转动的设置，使得煤岩块可在样岩箱3内进行翻动，以此使得堆积的煤岩块之间的气体会由于煤岩块位置的改变而上升飘出，便于后续对煤岩瓦斯的有效部分进行吸取；翻动结构包括转杆7外侧固定连接的第一锥齿轮8，且第一锥齿轮8后端啮合连接有第二锥齿轮9，并且第二锥齿轮9后端固定连接有第一连接杆10；第一连接杆10后端为贯穿样岩箱3设置，且第一连接杆10后端外侧通过链轮啮合连接有第一链条11，并且第一链条11左右两端内侧均通过链轮啮合连接有第二连接杆12；两组第二连接杆12前端均为贯穿样岩箱3设置，且第二连接杆12前端转动连接于样岩箱3内壁，并且第二连接杆12外侧固定安装有翻动叶13，通过翻动叶13的转动可对放置在样岩箱3内侧的煤岩块进行翻动，以此提高煤岩块排出有效部分的效率；样岩箱3前侧通过合页转动连接有门板25，通过门板25便于将煤岩块放入样岩箱3内侧；

首先，手动转动样岩箱3前侧通过合页转动连接的门板25，再手动将煤岩块放置于样岩箱3内侧，关闭门板25，即可通过装置进行煤岩瓦斯解吸-扩散-渗流的物理模拟试验；

控制打开位于支撑架2内侧设置的驱动电机6，使得驱动电机6的输出轴端部可带动转杆7进行转动，转杆7转动将带动第一锥齿轮8进行转动，第一锥齿轮8转动将通过啮合连接有带动第二锥齿轮9进行转动，第二锥齿轮9转动将带动第一连接杆10进行转动，第一连接杆10转动将通过其后端的链轮带动第一链条11进行转动，第一链条11转动将通过链轮带动其左右两端内的第二连接杆12进行转动，第二连接杆12转动将带动翻动叶13在样岩箱3内侧进行转动，通过翻动叶13的转动可使得煤岩块进行翻动，以此使得堆积的煤岩块之间的气体会由于煤岩块位置的改变而上升飘出，便于后续对煤岩瓦斯的有效部分进行吸取，且煤岩块在翻动的过程中易由于碰撞而碎裂变小，煤岩块的尺寸变小将导致解吸时间变短，解吸时间短，初始产气速度高，进而有利于提高煤岩瓦斯的排出效率；

实施例二：在本实施例中，与实施例一不同的是，通过转杆7带动集气扇21进行转动，使得煤岩块的有效部分可快速进入集气箱4内侧，进而便于模拟检测模块5的检测，如图1所示；

转杆7上端为贯穿样岩箱3设置，且转杆7上端固定连接有集气扇21，并且集气扇21转动设置在集气箱4内侧，通过集气扇21的转动可使得煤岩块的有效部分从出气管20排进集气箱4内；集气箱4上方固定安装有模拟检测模块5，且集气箱4上端连通有通气管22，并且通气管22上端连接有模拟检测模块5，通过模拟检测模块5可对排出的煤岩瓦斯进行检测；

且转杆7转动时也将带动其上端固定安装的集气扇21进行转动，集气扇21转动将使得煤岩瓦斯从样岩箱3上方开设的两组出气管20排入集气箱4内，当煤岩瓦斯从样岩箱3排出时，通过样岩箱3内侧设置的过滤网19避免杂质的进入，煤岩瓦斯再通过集气箱4上方连通的通气管22进入模拟检测模块5内，通过模拟检测模块5即可对煤岩瓦斯进行检测；

实施例三：在本实施例中，与实施例二不同的是，通过清洁刷18在过滤网19下表面进行接触转动，避免过滤网19发生杂质堵塞的情况，以此提高煤岩瓦斯的排出效率，如图1、图5与图7所示；

出气管20，固定安装在样岩箱3上方，样岩箱3通过出气管20可连通集气箱4，且出气管20内侧固定安装有过滤网19，并且过滤网19下方设置有清洁结构，其通过在过滤网19下表面接触转动的设置，使得杂质不易造成过滤网19下表面的堵塞，有利于煤岩瓦斯有效部分的排出；清洁结构包括转杆7外侧通过链轮啮合连接的第二链条14，且第二链条14左右两端内侧均通过链轮啮合连接有转动杆16，并且转动杆16下端转动连接有固定杆15，同时固定杆15一端固定连接于样岩箱3内壁；转动杆16上端固定连接有清洁杆17，且清洁杆17上表面等间距固定设置有五组清洁刷18，并且清洁刷18上端接触连接有过滤网19；

同时转杆7转动时还将通过链轮带动第二链条14进行转动，第二链条14转动将通过链轮带动转动杆16在固定杆15上进行转动，转动杆16转动将带动清洁杆17在出气管20内侧进行转动，清洁杆17转动将带动五组清洁刷18贴合过滤网19下表面进行转动，通过清洁刷18对过滤网19下表面进行清洁，避免煤岩块翻动产生的杂质堵塞过滤网19，以此提高煤岩瓦斯的排出效率；

实施例四：在本实施例中，与实施例三不同的是，通过固定安装在样岩箱3外侧的加热块24对其内部进行加热，以此提高煤岩瓦斯的解吸速率，如图1—图2所示；

支撑架2内侧固定安装有电源件23，且电源件23位于驱动电机6左侧，并且电源件23通过连接线电性连接有加热块24，并且加热块24固定安装在样岩箱3外部左右两侧；

控制打开加热块24，通过支撑架2内侧设置的电源件23对加热块24进行加热，随温度的升高，煤岩块对煤岩瓦斯的吸附能力减弱，解吸速率加快；煤岩瓦斯在煤岩块中的解吸属于吸热反应，随着煤岩瓦斯的解吸；煤岩块中的温度会局部下降，从而降低解吸速率；增加样岩箱3内侧的温度可以提高煤岩瓦斯的解吸速率；

以此完成一系列工作。