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龙图腾网恭喜太原理工大学申请的专利一种煤层开采流固耦合二维物理相似模拟试验装置和方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114636653B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210177972.2，技术领域涉及：G01N15/08；该发明授权一种煤层开采流固耦合二维物理相似模拟试验装置和方法是由栗继祖;申雄;冯国瑞;赵德康;刘钦;连野设计研发完成，并于2022-02-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种煤层开采流固耦合二维物理相似模拟试验装置和方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种煤层开采流固耦合二维物理相似模拟试验装置和方法，该装置由流固耦合物理相似模型钢架、垂向加载装置、侧向加载装置、含水层、供水试验装置部分组成；流固耦合物理相似模型钢架由实心底座、两侧固定垂向支柱、与垂向支柱焊接固定的中空钢板顶梁及前后两侧槽钢组成；垂向加载装置由气囊、气管、气压表、进气阀门、卸压阀门及高压N2气瓶组成，侧向加载装置由电动液压千斤顶组合和推板组成，含水层设置为：煤层开采流固耦合物理相似模拟的岩层均利用隔水层和含水层相似材料的设计配比制作，供水试验装置设置如下：通过供水软管连接至含水层供水水源水箱对含水层进行供水。

本发明授权一种煤层开采流固耦合二维物理相似模拟试验装置和方法在权利要求书中公布了：1.一种煤层开采流固耦合二维物理相似模拟试验装置，其特征在于：由流固耦合物理相似模型钢架、垂向加载装置、侧向加载装置、含水层、供水试验装置部分组成；流固耦合物理相似模型钢架由实心底座、两侧固定垂向支柱、与垂向支柱焊接固定的顶梁及前后两侧槽钢组成；垂向加载装置由气囊、气管、气压表、进气阀门、卸压阀门及高压N2气瓶组成，通过调节进气阀门，气囊设置在顶梁内部，顶梁为中空钢板，气囊通过气管与高压N2气瓶连接，高压N2气瓶顶部设有气压表，气囊与高压N2气瓶连接的一端设有进气阀门，另一端设有卸压阀门；侧向加载装置由电动液压千斤顶组合和推板组成，其中电动液压千斤顶组合由电动控制台、四个液压千斤顶组成，液压千斤顶通过施加侧向压力模拟水平方向应力；含水层为：煤层开采流固耦合物理相似模拟的岩层均利用含水层和隔水层相似材料的设计配比制作，隔、含水层相似材料的材料设计配比是根据实验需求中隔、含水岩层的各种物理强度及水理性参数相似比通过相似材料配比实验确定的；其中含水层相似材料局部由橡胶水带包裹，并使其两端内置于含水层相似模拟材料中；供水试验装置设置如下：通过供水软管连接至含水层供水水源水箱对含水层进行供水，供水阀门控制供水流量大小，通过利用供水水源水箱的水位与橡胶水带进水口水位高差为模拟水袋提供水源渗透压力；供水水源水箱水位设置由可移动门吊调整高度来实现；所述隔水层相似材料采用粒径0~2mm级配均匀的河砂、石蜡、凡士林、碳酸钙与石膏；含水层相似材料采用3mm厚橡胶水带内置20~50mm大粒径光滑鹅卵石及5~8mm砂砾颗粒构成骨架颗粒模拟含水层，其中具体操作为：在流固耦合物理相似模型内宽3000mm的钢架中平铺设3mm厚的橡胶水带，水带的长度和口径尺寸需要依据试验方案来选择，以满足以下条件为准：①橡胶水带前后侧面紧贴槽钢布设；②橡胶水带两端利用AB胶水封闭堵水100mm长；③橡胶水带封堵端距离左右两侧钢架距离200mm；与隔水层材料接触的水带上下接触面上布置间距2cm、孔径2mm的孔洞，让含水层内水能从岩层接触面经过密布的孔洞渗流进入上下岩层；含水层相似模拟用水带内外均铺设满20~50mm大粒径光滑鹅卵石及5~8mm砂砾颗粒构成骨架颗粒，含水层橡胶水带中央为供水软管，此外等间距分布4根含水层水位监测管；含水层装置与供水试验装置连接，连接装置包括：供水软管、固定不锈钢盒、中空外凹环橡胶塞、异径外接头、全外螺纹管、波纹管、水带接管接头、硅胶垫圈、滤水网、不锈钢铁箍；模拟含水层水带背部侧面中上方开孔作为含水层注水口，橡胶水带及与供水水源水箱的供水软管连接方式为：①在背侧槽钢开孔作为含水层模拟水带供水的注水口，注水口内侧焊接固定不锈钢铁盒，并且在水带背部侧面中上方注水口安装水带接管接头，水带接管接头与水带注水口连接处安装硅胶垫圈；②在固定不锈钢盒内安装波纹管，在波纹管与水带接管接头连接处垫设硅胶垫圈和一个滤水网；③波纹管另一端连接头通过全外螺纹管与异径外接头相连安装，在全外螺纹管安装两端头垫设硅胶垫圈，并在与异径外接头连接端的硅胶垫圈处加装一个滤水网，以避免水路颗粒杂质堵塞，保证供水管路通畅；④利用中空外凹环橡胶塞固定在背侧槽钢开孔处封堵含水层空间，中空外凹环橡胶塞中部开孔以满足异径外接头和波纹管连接头通过，并且在接触部位利用凡士林进行润滑堵水。

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