富油煤安全高效开采物理模拟实验台始建于1993年,作为亚洲唯一的多功能支架实验台,通过三维空间内动-静耦合(非)均匀加载方式,为隧道、城市地铁、煤矿超大断面巷硐、液压支架等大型结构力学性态研究提供基础试验平台。目前该设备用于开展复杂条件下富油煤安全高效开采方法、超大断面巷道智能化掘进等多项创新性试验,引领了该领域基础与应用基础研究发展方向,为西安科技大学矿业工程、安全科学与工程学科的基础研究、人才培养和社会化服务做出了突出贡献。该实验台在规模、性能、测试手段及方法等方面均处于国际领先水平。
采动煤岩体与装备数字孪生实验装置拥有完全自主知识产权,通过“外动内定”装配式框架结构及同步异步伺服加载方式实现物理模型中不同倾角条件下采动煤岩体与装备载荷与位移精确还原,利用数字孪生技术建立物理采场围岩环境和采掘装备模型的数字孪生模型,形成了全周期、虚-实交互反馈、数据融合分析与控制的数字孪生系统,构建了基于重力-倾角效应的采动煤岩体与装备稳定性评估和优化技术创新平台,为大倾角、急倾斜富油煤层开采方法革新与智能化装备研发提供基础平台。该实验装置将服务于特殊赋存条件下富油煤采动力学行为、采场围岩-装备作用机制、颠覆性开采方法与智能化装备研发等国家重大需求,能够为稀缺复杂难采煤层智能化开采提供有力的科学支撑。
深部采动煤岩体多相多场动力学测试平台由超高压吸附、多元流体压裂、渗流、真三轴加载系统组成,吸附压力最大可达 25MPa,最大压缩载荷 2400kN,通过在富油煤试样上安装裂缝诱导孔,可实现多元流体(氮气、水、二氧化碳等)压裂煤样裂纹扩展及裂隙渗流多相多场耦合作用模拟,是用于富油煤压裂裂缝动态扩展规律以及流体、诱导孔参数对压裂效果的影响机制的国际领先水平的专用实验装置。可为大尺寸热解富油煤孔隙裂隙渗流实验以及温度-应力-渗流耦合作用下富油煤非线性渗透特征研究提供可靠条件保障。
富油煤原位热解物理模拟装置主体由冷却系统、压力系统、加热夹持系统、油气采集系统、管路焦油收集系统、孔渗在线测试系统、数据采集系统六部分组成。最大输出压力可达40Mpa,利用轴压微控泵可确保轴压恒定,不随煤体变形而改变。用于模拟地层条件下富油煤热解过程及油气产出规律,进而对不同埋深及应力条件富油煤层热解工艺及油气回收率进行评价,为富油煤地下原位热解选区评价提供可靠参数。
大型煤自燃发火试验台由物理相似模拟试验台、保温隔热系统、模拟采空区通风系统、分布式测温系统、粒子辐射监测应力状态系统以及气体监测系统组成,实验煤重可达2吨。可模拟实际生产条件下煤自燃过程,检测实验过程中的温度分布及产生的气体的变化,计算煤自燃、富油煤可控燃烧的相关参数。该设备可创造煤体在常温下依靠自身氧化放热而引起升温的供氧和蓄热条件;实验台煤体的蓄热环境类似于实际情况下大量松散煤体内首先引起自然升温的高温区域;并能确保较佳的煤体粒度,提供最有利于松散煤体自燃的漏风强度。因此,该设备能够测试煤的最短自然发火期,及最佳自燃条件下的相关参数。