一种用于相似模拟试验台上的煤层瓦斯压力测试装置技术领域
本实用新型涉及一种煤层瓦斯压力测试装置，尤其涉及一种用于相似模拟试验台
上的煤层瓦斯压力测试装置。
背景技术
煤层瓦斯压力指的是，煤层埋藏在一定深度时，煤层的孔隙，裂隙中的瓦斯对隙壁
所产生的应力。在研究与评价瓦斯突出问题时，掌握准确可靠的瓦斯压力数据尤为重要，目
前，煤层瓦斯压力测定普遍采用的办法是打钻封孔测压，从煤巷向测定煤层打钻，然后，在
钻孔前方预留一定长度的瓦斯室，采用封孔材料将钻孔密封，并记录数据，瓦斯室内的最高
气体压力就是所测煤层瓦斯压力。但在井下现场打钻往往存在很多问题，比如受到采动影
响而大大降低监测的准确性，这就使得实验室模拟瓦斯压力监测研究很有必要。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于相似模拟试验台上的煤层瓦斯压
力测试装置，该瓦斯压力测试装置，自动化强、使用方便且能够实时监测和记录在受压过程
中瓦斯的压力变化，适用于大多数相似模拟试验台。
本实用新型采取以下技术方案：一种用于相似模拟试验台上的煤层瓦斯压力测试
装置，其特征在于，包括煤层铺设模块、瓦斯输送模块和微机控制模块，所述煤岩层铺设模
块包括相似模拟试验台、上压力头和瓦斯阻泄板，所述瓦斯输送模块包括瓦斯进气罐、瓦斯
储气罐、塑料软管和气压力表，所述微机控制模块包括控制瓦斯输送、煤层瓦斯压力监测和
煤层压力监测。进行相似煤层铺设时，将所述塑料软管蛇形弯曲水平埋设在模拟煤层中，压
力头下压之前，微机控制启动瓦斯输送环节，瓦斯由瓦斯进气罐输出，经过煤层中的塑料软
管并最终流入瓦斯储气罐中，当瓦斯进气罐上的进气压力表和瓦斯储气罐的出气压力表监
测到的气压相等时，微机控制进气罐停止注气，此时微机通过瓦斯压力感应器实时监测在
压力头下压前后瓦斯压力的变化。
进一步所述瓦斯压力传感器：传感器部分线路设置在所述塑料软管内部， 避免煤
层与线路直接接触，起到保护线路作用，且传线路工作和软管内瓦斯输送互不影响。
进一步所述塑料软管：所述塑料软管直径不超过10mm，在软管壁上依次间隔10cm
设有注气口和瓦斯压力感应头，微机随时根据瓦斯压力数值来控制注气速率。
进一步所述瓦斯阻泄板：所述瓦斯阻泄板采用2mm厚的透明PC塑料板，安置在所铺
设煤层外围，上下宽度可以适当超出煤层厚度10mm以增强阻泄效果。
本实用新型具有以下优点：
一种用于相似模拟试验台上的煤层瓦斯压力测试装置，根据实际地质煤层瓦斯含
量的情况，在相似模拟试验台上添加瓦斯压力测量模块，模拟煤、岩层受压时煤层瓦斯压力
变化过程，利用采集到的瓦斯压力变化曲线分析实际矿山采动影响下瓦斯压力变化，可以
为煤层开采提供参考；
此装置可以模拟在受顶板压力过程中瓦斯含量对煤层垮落的影响，为高瓦斯矿井
开采提供参考；
塑料软管上注气孔和感应器分布比较密集，微机得到的瓦斯压力均值随时间变化
曲线更接近实际；
微机可以根据俩个气压表气压差和瓦斯压力变化率计算一定时间内的瓦斯泄漏
速度和修正系数并对注气量进行修正，使煤层瓦斯含量更接近实际；
微机实时监测得到压力变化曲线，总体控制压力头下压和瓦斯气罐注气过程，节
省时间和劳动强度。
附图说明
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是一种用于相似模拟试验台上的煤层瓦斯压力测试装置结构示意图。
图2是塑料软管结构示意图。
图1中，1.微机2.瓦斯进气罐3.瓦斯储气罐4.进气压力表5.塑料软管6.线路7.出
气压力表8.上压力头12.相似模拟试验台13.瓦斯阻泄板。
图2中，5.塑料软管9.瓦斯压力感应头10.注气孔11.感应器线路。
具体实施方式
附图1中，一种用于相似模拟试验台上的煤层瓦斯压力测试装置，包括(煤)岩层铺
设模块、瓦斯输送模块和微机控制模块，所述煤层铺设模块包括相似模拟试验台12、上压力
头8和瓦斯阻泄板13，所述瓦斯输送模块包括瓦斯进气罐2、瓦斯储气罐3、塑料软管5、进气
压力表4和出气压力表7，所述微机1控制模块包括控制瓦斯输送、煤层瓦斯压力监测和煤层
压力监测。
在附图2中，塑料软管内径不超过10mm，在软管壁上间隔10cm依次设有注气孔10和
瓦斯压力感应头9，微机1随时根据瓦斯压力数值来控制注气速率。
进一步地，所述注气孔11直径不超出3mm。
进一步地，所述瓦斯阻泄板采用2mm厚的透明PC塑料板，安置在所铺设煤层外围，
上下宽度可以适当超出煤层厚度10mm以增强阻泄效果，同时可以观察煤层垮落变化过程。
进行相似煤层铺设时，将所述塑料软管5蛇形弯曲水平埋设在模拟煤层中，上压力
头8下压之前，微机1控制启动瓦斯输送环节，瓦斯由瓦斯进气罐2输出，经过煤层中的塑料
软管5并最终流入瓦斯储气罐3中，当瓦斯进气罐2上的进气压力表4和瓦斯储气罐3的出气
压力表7监测到的瓦斯气压相等且微机1上显示的煤层瓦斯压力均值趋于恒定(该恒定值根
据实际煤层瓦斯含量设定)时，微机1判定已经达到预设瓦斯含量值，微机1控制进气罐2停
止注气，此时微机1通过瓦斯压力感应头9实时监测模拟煤层瓦斯压力值在压力头8下压前
后瓦斯压力的变化。考虑到瓦斯含量的损失，煤层受压之前，微机1自动计算修正系数并控
制瓦斯气罐2补充瓦斯含量；煤层受压过程中，微机1对所铺设塑料软管5内部的各个感应头
9回馈的数值进行整理，求其总体期望值绘制瓦斯压力变化曲线。
本实用新型实施模拟瓦斯压力监测包括以下步骤：
1)首先将瓦斯气罐2充满，根据煤层的高度和倾角确定煤层所需铺设塑料软管5的
长度；
2)开始铺设，将塑料软管5在煤层内蛇形弯曲且埋设在所铺相似煤层材料中；
3)待上覆岩层铺设完毕，打开瓦斯气罐2开始注气，达到条件时，微机1 控制停止
注气；
4)微机1根据煤层受压之前瓦斯压力变化率计算一定时间内的瓦斯泄漏速度和修
正系数，同时控制打开进口压力表4和出口压力表7，进口压力按修正系数进行修正；
5)开始轴向加载，微机1记录应力-应变曲线和瓦斯压力变化曲线；
6)达到预定加载时间，微机1控制压力头停止加压，同时关闭瓦斯气罐2和3。