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龍圖騰網(wǎng)恭喜太原理工大學(xué)申請的專利一種煤層開采流固耦合二維物理相似模擬試驗(yàn)裝置和方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN114636653B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-03-21發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202210177972.2，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01N15/08；該發(fā)明授權(quán)一種煤層開采流固耦合二維物理相似模擬試驗(yàn)裝置和方法是由栗繼祖;申雄;馮國瑞;趙德康;劉欽;連野設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-02-25向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種煤層開采流固耦合二維物理相似模擬試驗(yàn)裝置和方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種煤層開采流固耦合二維物理相似模擬試驗(yàn)裝置和方法，該裝置由流固耦合物理相似模型鋼架、垂向加載裝置、側(cè)向加載裝置、含水層、供水試驗(yàn)裝置部分組成；流固耦合物理相似模型鋼架由實(shí)心底座、兩側(cè)固定垂向支柱、與垂向支柱焊接固定的中空鋼板頂梁及前后兩側(cè)槽鋼組成；垂向加載裝置由氣囊、氣管、氣壓表、進(jìn)氣閥門、卸壓閥門及高壓N2氣瓶組成，側(cè)向加載裝置由電動(dòng)液壓千斤頂組合和推板組成，含水層設(shè)置為：煤層開采流固耦合物理相似模擬的巖層均利用隔水層和含水層相似材料的設(shè)計(jì)配比制作，供水試驗(yàn)裝置設(shè)置如下：通過供水軟管連接至含水層供水水源水箱對含水層進(jìn)行供水。

本發(fā)明授權(quán)一種煤層開采流固耦合二維物理相似模擬試驗(yàn)裝置和方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種煤層開采流固耦合二維物理相似模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于：由流固耦合物理相似模型鋼架、垂向加載裝置、側(cè)向加載裝置、含水層、供水試驗(yàn)裝置部分組成；流固耦合物理相似模型鋼架由實(shí)心底座、兩側(cè)固定垂向支柱、與垂向支柱焊接固定的頂梁及前后兩側(cè)槽鋼組成；垂向加載裝置由氣囊、氣管、氣壓表、進(jìn)氣閥門、卸壓閥門及高壓N2氣瓶組成，通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥門，氣囊設(shè)置在頂梁內(nèi)部，頂梁為中空鋼板，氣囊通過氣管與高壓N2氣瓶連接，高壓N2氣瓶頂部設(shè)有氣壓表，氣囊與高壓N2氣瓶連接的一端設(shè)有進(jìn)氣閥門，另一端設(shè)有卸壓閥門；側(cè)向加載裝置由電動(dòng)液壓千斤頂組合和推板組成，其中電動(dòng)液壓千斤頂組合由電動(dòng)控制臺(tái)、四個(gè)液壓千斤頂組成，液壓千斤頂通過施加側(cè)向壓力模擬水平方向應(yīng)力；含水層為：煤層開采流固耦合物理相似模擬的巖層均利用含水層和隔水層相似材料的設(shè)計(jì)配比制作，隔、含水層相似材料的材料設(shè)計(jì)配比是根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求中隔、含水巖層的各種物理強(qiáng)度及水理性參數(shù)相似比通過相似材料配比實(shí)驗(yàn)確定的；其中含水層相似材料局部由橡膠水帶包裹，并使其兩端內(nèi)置于含水層相似模擬材料中；供水試驗(yàn)裝置設(shè)置如下：通過供水軟管連接至含水層供水水源水箱對含水層進(jìn)行供水，供水閥門控制供水流量大小，通過利用供水水源水箱的水位與橡膠水帶進(jìn)水口水位高差為模擬水袋提供水源滲透壓力；供水水源水箱水位設(shè)置由可移動(dòng)門吊調(diào)整高度來實(shí)現(xiàn)；所述隔水層相似材料采用粒徑0~2mm級配均勻的河砂、石蠟、凡士林、碳酸鈣與石膏；含水層相似材料采用3mm厚橡膠水帶內(nèi)置20~50mm大粒徑光滑鵝卵石及5~8mm砂礫顆粒構(gòu)成骨架顆粒模擬含水層，其中具體操作為：在流固耦合物理相似模型內(nèi)寬3000mm的鋼架中平鋪設(shè)3mm厚的橡膠水帶，水帶的長度和口徑尺寸需要依據(jù)試驗(yàn)方案來選擇，以滿足以下條件為準(zhǔn)：①橡膠水帶前后側(cè)面緊貼槽鋼布設(shè)；②橡膠水帶兩端利用AB膠水封閉堵水100mm長；③橡膠水帶封堵端距離左右兩側(cè)鋼架距離200mm；與隔水層材料接觸的水帶上下接觸面上布置間距2cm、孔徑2mm的孔洞，讓含水層內(nèi)水能從巖層接觸面經(jīng)過密布的孔洞滲流進(jìn)入上下巖層；含水層相似模擬用水帶內(nèi)外均鋪設(shè)滿20~50mm大粒徑光滑鵝卵石及5~8mm砂礫顆粒構(gòu)成骨架顆粒，含水層橡膠水帶中央為供水軟管，此外等間距分布4根含水層水位監(jiān)測管；含水層裝置與供水試驗(yàn)裝置連接，連接裝置包括：供水軟管、固定不銹鋼盒、中空外凹環(huán)橡膠塞、異徑外接頭、全外螺紋管、波紋管、水帶接管接頭、硅膠墊圈、濾水網(wǎng)、不銹鋼鐵箍；模擬含水層水帶背部側(cè)面中上方開孔作為含水層注水口，橡膠水帶及與供水水源水箱的供水軟管連接方式為：①在背側(cè)槽鋼開孔作為含水層模擬水帶供水的注水口，注水口內(nèi)側(cè)焊接固定不銹鋼鐵盒，并且在水帶背部側(cè)面中上方注水口安裝水帶接管接頭，水帶接管接頭與水帶注水口連接處安裝硅膠墊圈；②在固定不銹鋼盒內(nèi)安裝波紋管，在波紋管與水帶接管接頭連接處墊設(shè)硅膠墊圈和一個(gè)濾水網(wǎng)；③波紋管另一端連接頭通過全外螺紋管與異徑外接頭相連安裝，在全外螺紋管安裝兩端頭墊設(shè)硅膠墊圈，并在與異徑外接頭連接端的硅膠墊圈處加裝一個(gè)濾水網(wǎng)，以避免水路顆粒雜質(zhì)堵塞，保證供水管路通暢；④利用中空外凹環(huán)橡膠塞固定在背側(cè)槽鋼開孔處封堵含水層空間，中空外凹環(huán)橡膠塞中部開孔以滿足異徑外接頭和波紋管連接頭通過，并且在接觸部位利用凡士林進(jìn)行潤滑堵水。

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