煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置及其工作方法与流程

1.本发明涉及煤层渗透率测试领域，具体的说，涉及一种煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置及其工作方法。


背景技术：

2.现有的针对煤层渗透率测试方法主要有两种：一种是实验室测量法，缺点是只对底渗透煤层有效，另一种是试井直接测量法，缺点是只能在现场时测得，且多数煤层渗透率测试方法都是只能使用现有煤样或者制作的煤样，不能真实模拟煤层割理分布。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置及其工作方法，本发明将煤样制备和煤层渗透率测试集于一体，能模拟地下煤层中的端割理和面割理分布，为煤层渗透率室内测定提供了一种新装置和方法。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置，包括底板、进料部、搅拌部、煤层割理部和煤层渗透率测试部，进料部、搅拌部和煤层割理部由上至下依次设置，底板的上表面固定连接有门框型支架，搅拌部和煤层割理部均固定安装在门框型支架上，进料部固定安装在搅拌部的顶部，煤层渗透率测试部固定安装在底板上，进料部的出料端与搅拌部的进料端连接，搅拌部的出料端与煤层割理部的进料端连接，煤层渗透率测试部的出气端与煤层割理部的进气端连接，煤层割理部的出气端与煤层渗透率测试部的进气端连接。
5.进料部包括支撑圆板和若干个上下均敞口的进料筒，支撑圆板水平设置在搅拌部的正上方，支撑圆板上开设有若干个圆周阵列设置且上下通透的第一圆孔，第一圆孔的内径与进料筒的外径相同，进料筒的外圆周下侧部固定设置有若干个圆周阵列设置的连接柱，连接柱上沿竖向开设有上下通透的螺纹孔，各个进料筒分别对应贯穿安装在各个第一圆孔中，各个进料筒的下侧部位于支撑圆板的下方，各个连接柱的上端分别顶压在支撑圆板的下表面，支撑圆板上安装有若干根第一紧固螺栓，各根第一紧固螺栓的下端分别对应螺纹连接在各个连接柱的螺纹孔中，各个进料筒的底部均一体成型设置有上粗下细的圆锥筒，各个圆锥筒的下端均固定连接有一根竖向设置的进料管，进料管上固定安装有进料阀。
6.搅拌部包括搅拌圆筒、搅拌减速电机和搅拌轴，搅拌圆筒、搅拌减速电机和搅拌轴的中心线重合且均沿竖向设置，搅拌圆筒的顶部敞口且通过若干根圆周阵列设置的第二紧固螺栓固定连接有密封盖板，门框型支架左侧、右侧和下侧均敞口，门框型支架的前侧板下侧边和后侧板下侧边分别固定连接在底板上表面前侧中部和后侧中部，搅拌圆筒的外圆周底部固定连接在门框型支架的顶板中部，搅拌圆筒的底部向下穿过门框型支架的顶板，搅拌减速电机固定安装在密封盖板的上表面中部，搅拌减速电机的动力轴下端向下穿过密封盖板并伸入到搅拌圆筒中，搅拌减速电机的动力轴下端与搅拌轴的上端传动连接，搅拌轴的下端转动安装在搅拌圆筒的底板中心，搅拌轴的外圆周上沿竖向固定连接有螺旋搅拌叶
片，各根进料管的下端均固定安装在密封盖板上并与搅拌圆筒的内部连通，搅拌圆筒的底板上固定安装有若干根圆周阵列设置的竖直波纹管，每根竖直波纹管的下端均固定连接有出料管，每根出料管上均固定安装有电子球阀。
7.煤层割理部包括煤层割理仓、上压板、下压板、刮平组件、两组活动面割理组件和固定面割理组件，煤层割理仓为长方体箱体结构，煤层割理仓的上侧和下侧均敞口，煤层割理仓设置在搅拌圆筒的正下方且位于门框型支架内中部下侧，煤层割理仓的前侧板左侧边与门框型支架的前侧板左侧边中部下侧以及煤层割理仓的前侧板右侧边与门框型支架的前侧板右侧边中部下侧均通过第一竖直支板固定连接，煤层割理仓的后侧板左侧边与门框型支架的后侧板左侧边中部以及煤层割理仓的后侧板右侧边与门框型支架的后侧板右侧边中部下侧均通过第二竖直支板固定连接，两组活动面割理组件结构相同且前后对称设置在煤层割理仓的前侧板和后侧板上，固定面割理组件位于两组活动面割理组件之间且沿左右方向固定设置在煤层割理仓内中部，前侧的活动面割理组件与固定面割理组件之间以及后侧的活动面割理组件与固定面割理组件之间均设置有端割理组件，两组端割理组件的结构相同且中心对称，上压板和下压板均为与煤层割理仓横截面形状相同的长方形板，上压板设置在煤层割理仓的正上方，下压板设置在煤层割理仓的正下方，煤层割理仓的前侧板前侧面左侧部和右侧部以及煤层割理仓的后侧板后侧面左侧部和右侧部均固定连接有第一水平长支板，上压板的前侧边左侧部和右侧部以及上压板的后侧边左侧部和右侧部均固定连接有第二水平长支板，前侧的两块第一水平长支板分别对应位于前侧的两块第二水平长支板的正下方，后侧的两块第一水平长支板分别对应位于后侧的两块第二水平长支板的正下方，前侧的两块第一水平长直板上表面前侧部以及后侧的两块第一水平长直板上表面后侧部均固定安装有第一竖直液压油缸，前侧的两个第一竖直液压油缸和后侧的两个第一竖直液压油缸的活塞杆均向上伸出，前侧的两个第一竖直液压油缸的活塞杆上端分别对应与前侧的两块第二水平长支板下表面前侧部固定连接，后侧的两个第一竖直液压油缸的活塞杆上端分别对应与后侧的两块第二水平长支板下表面后侧部固定连接，煤层割理仓的左侧板左侧面前侧部和后侧部以及煤层割理仓的右侧板右侧面前侧部和后侧部均固定连接有第一耳板，下压板的左侧边前侧部和后侧部以及下压板的右侧边前侧部和后侧部均固定连接有第二耳板，左侧的两块第一耳板分别对应位于左侧的两块第二耳板的正上方，右侧的两块第一耳板分别对应位于右侧的两块第二耳板的正上方，左侧的两块第一耳板和右侧的两块第一耳板下表面均固定安装有第二竖直液压油缸，左侧的两个第二竖直液压油缸的活塞杆下端分别对应与左侧的两块第二耳板上表面固定连接，右侧的两个第二竖直液压油缸的活塞杆下端分别对应与右侧的两块第二耳板上表面固定连接，煤层割理仓的上端边和下端边均设置有第一密封橡胶条，上压板为中空板体结构，上压板上开设有若干个上下通透的第二圆孔，各根出料管的下端分别对应固定安装在各个第二圆孔中且与上压板的下表面齐平，各根出料管的外圆周下端部分别对应与各个第二圆孔的内圆密封接触，上压板的上表面中部开设有与上压板内部中空结构连通的进气孔，上压板的上表面上固定安装有与上压板内部中空结构连通的第一压力表，上压板的下表面固定安装有若干根竖向设置的注气插管，注气插管的上端与上压板内部中空结构连通，注气插管的下端封堵且尖锐，注气插管的管壁上均匀开设有若干个注气针孔。
8.刮平组件包括刮板和两个驱动刮板移动的丝杠驱动机构，刮板沿前后方向竖向设
置，刮板设置在煤层割理仓的上方，刮板的下侧边与煤层割理仓上端边上的第一密封橡胶条滑动接触，刮板的前侧部和后侧部均开设有左右通透的导孔，两个导孔前后对称设置，两个丝杠驱动机构结构相同且前后对称设置，前侧的丝杠驱动机构包括伺服减速电机、水平丝杠和螺母副，伺服减速电机的中心线和水平丝杠均沿左右方向水平设置，左侧的第一竖直支板的上侧边中部固定连接有第一l型支板，右侧的第一竖直支板的上侧边中部固定连接有与第一l型支板左右对应的第二l型支板，第一l型支板的水平板左侧边与第一l型支板的竖直板下侧边固定连接，第一l型支板的水平板右侧边与左侧的第一竖直支板的上侧边中部固定连接，第二l型支板的水平板左侧边与右侧的第一竖直支板的上侧边中部固定连接，第二l型支板的水平板右侧边与第二l型支板的竖直板下侧边固定连接，伺服减速电机固定安装在第一l型支板的竖直板右侧面，伺服减速电机的动力轴右端同轴传动连接水平丝杠的左端，水平丝杠的右端转动安装在第二l型支板的竖直板左侧面，水平丝杠穿过前侧的导孔，螺母副套装在水平丝杠上，螺母副的左端面固定连接在刮板的右侧面前侧部，水平丝杠与螺母副螺纹传动连接；前侧的活动面割理组件包括活动板和两个水平液压油缸，活动板沿左右方向竖向设置，活动板沿前后滑动设置在煤层割理仓内前侧部，活动板的上侧边与煤层割理仓的上端边齐平，活动板的下侧边与煤层割理仓的下端边齐平，活动板的四侧边均固定设置有第二密封橡胶条，左侧的第二密封橡胶条与煤层割理仓的左侧板右侧面密封滑动接触，右侧的第二密封橡胶条与煤层割理仓的右侧板左侧面密封滑动接触，活动板为中空板体结构，活动板的后侧面上开设有若干个与活动板内部中空结构连通且均匀布置的第一割理细孔，两个水平液压油缸左右并排设置，两个水平液压油缸均沿前后方向水平设置，两个水平液压油缸的缸体前端均铰接安装在门框型支架的前侧板后侧面，两个水平液压油缸的活塞杆后端均向后伸出穿过煤层割理仓的前侧板且伸入到煤层割理仓内，两个水平液压油缸的活塞杆后端均固定连接在活动板的前侧面，两个水平液压油缸的活塞杆均与煤层割理仓的前侧板密封滑动连接；固定面割理组件包括固定板，固定板沿左右方向竖向设置，固定板的左侧边固定连接在煤层割理仓的左侧板右侧面中部，固定板的右侧部向右穿过煤层割理仓的右侧板，固定板的右侧边位于煤层割理仓的右侧板右侧，固定板的上侧边与煤层割理仓的上端边齐平，固定板的下侧边与煤层割理仓的下端边齐平，固定板的上侧边和下侧边均固定设置有第三密封橡胶条，固定板为中空板体结构，位于煤层割理仓内的固定板前侧面和后侧面上均开设有若干个与固定板内部中空结构连通且均匀布置的第二割理细孔，位于煤层割理仓外的固定板前侧面上开设有与固定板内部中空结构连通的出气孔；前侧的端割理组件包括若干组折叠板机构，各组折叠板机构沿左右方向等间距设置在煤层割理仓内前侧部且位于前侧的活动板和固定板之间，各组折叠板机构的结构相同，其中一组折叠板机构包括两块摆动板，两块摆动板均沿前后方向竖向设置，两块摆动板的结构相同且前后对称设置，前侧的摆动板前侧边铰接在前侧的活动板后侧面，前侧的摆动板后侧边与后侧的摆动板前侧边铰接，后侧的摆动板后侧边铰接在固定板的前侧面，摆动板为中空板体结构，摆动板的左侧面和右侧面上均开设有若干个与摆动板内部中空结构连通且均匀布置的第三割理细孔，前侧的摆动板右侧面前侧中部与前侧的活动板后侧面通过第一通气柔性弯管连接，第一通气软管的两端分别与前侧的摆动板内部中空结构和前侧
的活动板内部中空结构连通，前侧的摆动板右侧面后侧中部与后侧的摆动板右侧面前侧中部通过第二通气柔性弯管连接，第二通气柔性弯管的两端分别与前侧的摆动板内部中空结构和后侧的摆动板内部中空结构连通，后侧的摆动板右侧面后侧中部与固定板的前侧面通过第三通气柔性弯管连接，第三通气柔性弯管的两端分别与后侧的摆动板内部中空结构和固定板内部中空结构连通。
9.煤层渗透率测试部包括煤层气瓶、气泵和集气瓶，煤层气瓶固定设置在底板上表面左侧部，集气瓶固定设置在底板上表面右侧部，煤层割理仓的左侧板左侧面中部下侧固定连接有位于煤层气瓶上方的电机支座，气泵固定安装在电机支座上，煤层气瓶的出气端与气泵的进气端通过出气管连接，气泵的出气端固定连接有输气软管，输气软管的出气端密封固定连接在进气孔中，集气瓶的进气端固定连接有集气管，集气管上固定安装有第二压力表，集气管的进气端密封固定连接在出气孔中。
10.煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置的工作方法，具体包括以下步骤：（1）、根据需要测试的地下煤层类型，将一定量的煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩分别通过相应的各个进料筒加入到搅拌圆筒中进行搅拌混合，制备煤样；（2）、根据地下煤层中的面割理与端割理相对位置，调整煤层割理仓内活动面割理组件和端割理组件的相对位置，再将制备好的煤样加入到煤层割理仓中压实形成煤层试样，模拟需要测试的地下煤层；（3）、将煤层气瓶中的煤层气注入到煤层割理仓中，对煤层试样进行渗透测试。
11.步骤（1）具体为：初始时，关闭所有的进料阀和电子球阀，根据需要测试的地下煤层类型，将一定量的煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩分别加入到各个进料筒中，然后启动搅拌减速电机，搅拌减速电机驱动搅拌轴转动，搅拌轴带动螺旋搅拌叶片旋转，再打开各个进料阀，将一定量的煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩通过各根进料管加入到搅拌圆筒中，螺旋搅拌叶片搅拌煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩，使煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩混合均匀制备成煤样。
12.步骤（2）具体为：初始时，各个第一竖直液压油缸的活塞杆向上完全伸出，使上压板位于煤层割理仓的正上方，各根注气插管的下端高于煤层割理仓的上端边，且各根注气插管的下端与煤层割理仓的上端边之间距离大于刮板在上下方向上的尺寸，控制前侧的两个水平液压油缸同步动作，使前侧的两个水平液压油缸的活塞杆同步伸缩，前侧的两个水平液压油缸的活塞杆带动前侧的活动板在煤层割理仓内前侧部沿前后方向移动，则与前侧的活动板后侧面铰接的各块摆动板以及与固定板前侧面铰接的各块摆动板均转动一定角度，模拟地下煤层中的面割理与端割理相对位置，同理控制后侧的两个水平液压油缸同步动作，使与后侧的活动板前侧面铰接的各块摆动板以及与固定板后侧面铰接的各块摆动板均转动一定角度，模拟地下煤层中的面割理与端割理相对位置，然后控制各个第二竖直液压油缸同步动作，使各个第二竖直液压油缸的活塞杆同步向上收缩，各个第二竖直液压油缸的活塞杆带动下压板向上移动，使下压板对应压接在煤层割理仓的下端口，下压板的上表面外边沿与煤层割理仓下端边上的第一密封橡胶条密封贴合接触，然后打开各个电子球阀，使制备好的煤样通过各根竖直波纹管和各根出料管进入到煤层割理仓内部，同时启动两个伺服减速电机，两个伺服减速电机驱动两根水平丝杠转动，两根水平丝杠通过螺母副驱动刮板沿左右方向往复移动，刮板将堆积到煤层割理仓顶部的煤样刮平，使煤样能够均
匀摊铺到煤层割理仓内，各块摆动板埋没在煤样中，煤样全部加入到煤层割理仓后，关闭各个电子球阀，将刮板移动至煤层割理仓的左侧或右侧，关闭两个伺服减速电机，然后控制各个第一竖直液压油缸同步动作，使各个第一竖直液压油缸的活塞杆同步向下收缩，各个第一竖直液压油缸的活塞杆带动上压板向下移动，使各根注气插管全部向下插入到煤层割理仓内的煤样中，上压板对应压接在煤层割理仓的上端口，上压板的下表面外边沿与煤层割理仓上端边上的第一密封橡胶条密封贴合接触，上压板将煤样压实形成煤层试样，模拟需要测试的地下煤层。
13.步骤（3）具体为：打开煤层气瓶和集气瓶上的阀门，启动气泵，气泵将煤层气瓶中的煤层气通过出气端抽出，气泵将煤层气通过输气软管泵入到上压板内部中空结构中，煤层气通过各根注气插管上的注气针孔进入煤层试样中，煤层气在煤层试样中渗透，一部分煤层气通过各个第一割理细孔汇集到相应的活动板内部中空结构中，一部分煤层气通过各个第二割理细孔汇集到固定板内部中空结构中，其余煤层气通过各个第三割理细孔汇集到相应的各块摆动板内部中空结构中，前侧活动板内部中空结构中的煤层气在压力作用下通过相应的第一通气柔性弯管进入到与前侧活动板后侧面铰接的各块摆动板内部中空结构，与前侧活动板后侧面铰接的各块摆动板内部中空结构中的煤层气再通过相应的第二通气柔性弯管进入到与固定板前侧面铰接的各块摆动板内部中空结构中，与固定板前侧面铰接的各块摆动板内部中空结构中的煤层气再通过相应的第三通气柔性弯管进入到固定板内部中空结构中，同理，后侧活动板内部中空结构中的煤层气在压力作用下通过相应的第一通气柔性弯管进入到与后侧活动板前侧面铰接的各块摆动板内部中空结构，与后侧活动板前侧面铰接的各块摆动板内部中空结构中的煤层气再通过相应的第二通气柔性弯管进入到与固定板后侧面铰接的各块摆动板内部中空结构中，与固定板后侧面铰接的各块摆动板内部中空结构中的煤层气再通过相应的第三通气柔性弯管进入到固定板内部中空结构中，最后，固定板内部中空结构中的煤层气从出气孔排出并通过集气管进入到集气瓶中，观察第一压力表和第二压力表的读值，得到煤层气的进入压力和排出压力，通过计算压差得到煤层试样的渗透率，如此测得煤层渗透率，实验完成后，关闭煤层气瓶和集气瓶上的阀门，同时关闭气泵，将集气瓶取下，控制各个第二竖直液压油缸的活塞杆向下伸出，各个第二竖直液压油缸的活塞杆带动下压板向下移动，使下压板与煤层割理仓的下端口分离，即可清理煤层割理仓内的煤层试样。
14.本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明具有以下优点：（1）、本发明将煤样制备与煤层渗透率测试一体化；（2）、本发明根据需要测试的地下煤层类型，能够通过添加多种物料（煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩）制备不同材质的煤样，进而用来模拟地下不同类型的煤层，使本发明煤层渗透率测试不局限于单一煤层类型；（3）、本发明无需去现场提取煤样，在实验室可远程测定现场煤层渗透率；（4）、本发明能够调整煤层割理仓内活动面割理组件和端割理组件的相对位置，更加灵活模拟地下煤层的复杂地形与割理分布。
附图说明
15.图1是本发明的轴测图。
16.图2是本发明的前视图。
17.图3是本发明的进料部、搅拌部以及上压板的剖视结构示意图。
18.图4是本发明的煤层割理部和煤层渗透率测试部的结构示意图。
19.图5是本发明的煤层割理部的轴测图。
20.图6是本发明的煤层割理部的俯视图。
21.图7是图3中a处局部放大图。
22.图8是图5中b处局部放大图。
23.图9是图5中c处局部放大图。
24.图10是图3中d处局部放大图。
具体实施方式
25.以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
26.如图1
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图10所示，煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置，包括底板1、进料部、搅拌部、煤层割理部和煤层渗透率测试部，进料部、搅拌部和煤层割理部由上至下依次设置，底板1的上表面固定连接有门框型支架2，搅拌部和煤层割理部均固定安装在门框型支架2上，进料部固定安装在搅拌部的顶部，煤层渗透率测试部固定安装在底板1上，进料部的出料端与搅拌部的进料端连接，搅拌部的出料端与煤层割理部的进料端连接，煤层渗透率测试部的出气端与煤层割理部的进气端连接，煤层割理部的出气端与煤层渗透率测试部的进气端连接。
27.进料部包括支撑圆板3和若干个上下均敞口的进料筒4，支撑圆板3水平设置在搅拌部的正上方，支撑圆板3上开设有若干个圆周阵列设置且上下通透的第一圆孔，第一圆孔的内径与进料筒4的外径相同，进料筒4的外圆周下侧部固定设置有若干个圆周阵列设置的连接柱5，连接柱5上沿竖向开设有上下通透的螺纹孔6，各个进料筒4分别对应贯穿安装在各个第一圆孔中，各个进料筒4的下侧部位于支撑圆板3的下方，各个连接柱5的上端分别顶压在支撑圆板3的下表面，支撑圆板3上安装有若干根第一紧固螺栓7，各根第一紧固螺栓7的下端分别对应螺纹连接在各个连接柱5的螺纹孔6中，各个进料筒4的底部均一体成型设置有上粗下细的圆锥筒8，各个圆锥筒8的下端均固定连接有一根竖向设置的进料管9，进料管9上固定安装有进料阀10。
28.搅拌部包括搅拌圆筒11、搅拌减速电机12和搅拌轴13，搅拌圆筒11、搅拌减速电机12和搅拌轴13的中心线重合且均沿竖向设置，搅拌圆筒11的顶部敞口且通过若干根圆周阵列设置的第二紧固螺栓14固定连接有密封盖板15，门框型支架2左侧、右侧和下侧均敞口，门框型支架2的前侧板下侧边和后侧板下侧边分别固定连接在底板1上表面前侧中部和后侧中部，搅拌圆筒11的外圆周底部固定连接在门框型支架2的顶板中部，搅拌圆筒11的底部向下穿过门框型支架2的顶板，搅拌减速电机12固定安装在密封盖板15的上表面中部，搅拌减速电机12的动力轴下端向下穿过密封盖板15并伸入到搅拌圆筒11中，搅拌减速电机12的动力轴下端与搅拌轴13的上端传动连接，搅拌轴13的下端转动安装在搅拌圆筒11的底板1中心，搅拌轴13的外圆周上沿竖向固定连接有螺旋搅拌叶片16，各根进料管9的下端均固定
安装在密封盖板15上并与搅拌圆筒11的内部连通，搅拌圆筒11的底板1上固定安装有若干根圆周阵列设置的竖直波纹管17，每根竖直波纹管17的下端均固定连接有出料管18，每根出料管18上均固定安装有电子球阀19。
29.煤层割理部包括煤层割理仓20、上压板21、下压板22、刮平组件、两组活动面割理组件和固定面割理组件，煤层割理仓20为长方体箱体结构，煤层割理仓20的上侧和下侧均敞口，煤层割理仓20设置在搅拌圆筒11的正下方且位于门框型支架2内中部下侧，煤层割理仓20的前侧板左侧边与门框型支架2的前侧板左侧边中部下侧以及煤层割理仓20的前侧板右侧边与门框型支架2的前侧板右侧边中部下侧均通过第一竖直支板23固定连接，煤层割理仓20的后侧板左侧边与门框型支架2的后侧板左侧边中部以及煤层割理仓20的后侧板右侧边与门框型支架2的后侧板右侧边中部下侧均通过第二竖直支板24固定连接，两组活动面割理组件结构相同且前后对称设置在煤层割理仓20的前侧板和后侧板上，固定面割理组件位于两组活动面割理组件之间且沿左右方向固定设置在煤层割理仓20内中部，前侧的活动面割理组件与固定面割理组件之间以及后侧的活动面割理组件与固定面割理组件之间均设置有端割理组件，两组端割理组件的结构相同且中心对称，上压板21和下压板22均为与煤层割理仓20横截面形状相同的长方形板，上压板21设置在煤层割理仓20的正上方，下压板22设置在煤层割理仓20的正下方，煤层割理仓20的前侧板前侧面左侧部和右侧部以及煤层割理仓20的后侧板后侧面左侧部和右侧部均固定连接有第一水平长支板25，上压板21的前侧边左侧部和右侧部以及上压板21的后侧边左侧部和右侧部均固定连接有第二水平长支板26，前侧的两块第一水平长支板25分别对应位于前侧的两块第二水平长支板26的正下方，后侧的两块第一水平长支板25分别对应位于后侧的两块第二水平长支板26的正下方，前侧的两块第一水平长直板上表面前侧部以及后侧的两块第一水平长直板上表面后侧部均固定安装有第一竖直液压油缸27，前侧的两个第一竖直液压油缸27和后侧的两个第一竖直液压油缸27的活塞杆均向上伸出，前侧的两个第一竖直液压油缸27的活塞杆上端分别对应与前侧的两块第二水平长支板26下表面前侧部固定连接，后侧的两个第一竖直液压油缸27的活塞杆上端分别对应与后侧的两块第二水平长支板26下表面后侧部固定连接，煤层割理仓20的左侧板左侧面前侧部和后侧部以及煤层割理仓20的右侧板右侧面前侧部和后侧部均固定连接有第一耳板28，下压板22的左侧边前侧部和后侧部以及下压板22的右侧边前侧部和后侧部均固定连接有第二耳板29，左侧的两块第一耳板28分别对应位于左侧的两块第二耳板29的正上方，右侧的两块第一耳板28分别对应位于右侧的两块第二耳板29的正上方，左侧的两块第一耳板28和右侧的两块第一耳板28下表面均固定安装有第二竖直液压油缸30，左侧的两个第二竖直液压油缸30的活塞杆下端分别对应与左侧的两块第二耳板29上表面固定连接，右侧的两个第二竖直液压油缸30的活塞杆下端分别对应与右侧的两块第二耳板29上表面固定连接，煤层割理仓20的上端边和下端边均设置有第一密封橡胶条31，上压板21为中空板体结构，上压板21上开设有若干个上下通透的第二圆孔32，各根出料管18的下端分别对应固定安装在各个第二圆孔32中且与上压板21的下表面齐平，各根出料管18的外圆周下端部分别对应与各个第二圆孔32的内圆密封接触，上压板21的上表面中部开设有与上压板21内部中空结构连通的进气孔33，上压板21的上表面上固定安装有与上压板21内部中空结构连通的第一压力表34，上压板21的下表面固定安装有若干根竖向设置的注气插管35，注气插管35的上端与上压板21内部中空结构连通，注气插管35的下端封堵且尖
锐，注气插管35的管壁上均匀开设有若干个注气针孔36。
30.刮平组件包括刮板37和两个驱动刮板37移动的丝杠驱动机构，刮板37沿前后方向竖向设置，刮板37设置在煤层割理仓20的上方，刮板37的下侧边与煤层割理仓20上端边上的第一密封橡胶条31滑动接触，刮板37的前侧部和后侧部均开设有左右通透的导孔，两个导孔前后对称设置，两个丝杠驱动机构结构相同且前后对称设置，前侧的丝杠驱动机构包括伺服减速电机38、水平丝杠39和螺母副40，伺服减速电机38的中心线和水平丝杠39均沿左右方向水平设置，左侧的第一竖直支板23的上侧边中部固定连接有第一l型支板41，右侧的第一竖直支板23的上侧边中部固定连接有与第一l型支板41左右对应的第二l型支板42，第一l型支板41的水平板左侧边与第一l型支板41的竖直板下侧边固定连接，第一l型支板41的水平板右侧边与左侧的第一竖直支板23的上侧边中部固定连接，第二l型支板42的水平板左侧边与右侧的第一竖直支板23的上侧边中部固定连接，第二l型支板42的水平板右侧边与第二l型支板42的竖直板下侧边固定连接，伺服减速电机38固定安装在第一l型支板41的竖直板右侧面，伺服减速电机38的动力轴右端同轴传动连接水平丝杠39的左端，水平丝杠39的右端转动安装在第二l型支板42的竖直板左侧面，水平丝杠39穿过前侧的导孔，螺母副40套装在水平丝杠39上，螺母副40的左端面固定连接在刮板37的右侧面前侧部，水平丝杠39与螺母副40螺纹传动连接；前侧的活动面割理组件包括活动板43和两个水平液压油缸44，活动板43沿左右方向竖向设置，活动板43沿前后滑动设置在煤层割理仓20内前侧部，活动板43的上侧边与煤层割理仓20的上端边齐平，活动板43的下侧边与煤层割理仓20的下端边齐平，活动板43的四侧边均固定设置有第二密封橡胶条45，左侧的第二密封橡胶条45与煤层割理仓20的左侧板右侧面密封滑动接触，右侧的第二密封橡胶条45与煤层割理仓20的右侧板左侧面密封滑动接触，活动板43为中空板体结构，活动板43的后侧面上开设有若干个与活动板43内部中空结构连通且均匀布置的第一割理细孔46，两个水平液压油缸44左右并排设置，两个水平液压油缸44均沿前后方向水平设置，两个水平液压油缸44的缸体前端均铰接安装在门框型支架2的前侧板后侧面，两个水平液压油缸44的活塞杆后端均向后伸出穿过煤层割理仓20的前侧板且伸入到煤层割理仓20内，两个水平液压油缸44的活塞杆后端均固定连接在活动板43的前侧面，两个水平液压油缸44的活塞杆均与煤层割理仓20的前侧板密封滑动连接；固定面割理组件包括固定板47，固定板47沿左右方向竖向设置，固定板47的左侧边固定连接在煤层割理仓20的左侧板右侧面中部，固定板47的右侧部向右穿过煤层割理仓20的右侧板，固定板47的右侧边位于煤层割理仓20的右侧板右侧，固定板47的上侧边与煤层割理仓20的上端边齐平，固定板47的下侧边与煤层割理仓20的下端边齐平，固定板47的上侧边和下侧边均固定设置有第三密封橡胶条62，固定板47为中空板体结构，位于煤层割理仓20内的固定板47前侧面和后侧面上均开设有若干个与固定板47内部中空结构连通且均匀布置的第二割理细孔48，位于煤层割理仓20外的固定板47前侧面上开设有与固定板47内部中空结构连通的出气孔49；前侧的端割理组件包括若干组折叠板机构，各组折叠板机构沿左右方向等间距设置在煤层割理仓20内前侧部且位于前侧的活动板43和固定板47之间，各组折叠板机构的结构相同，其中一组折叠板机构包括两块摆动板50，两块摆动板50均沿前后方向竖向设置，两块摆动板50的结构相同且前后对称设置，前侧的摆动板50前侧边铰接在前侧的活动板43后
侧面，前侧的摆动板50后侧边与后侧的摆动板50前侧边铰接，后侧的摆动板50后侧边铰接在固定板47的前侧面，摆动板50为中空板体结构，摆动板50的左侧面和右侧面上均开设有若干个与摆动板50内部中空结构连通且均匀布置的第三割理细孔51，前侧的摆动板50右侧面前侧中部与前侧的活动板43后侧面通过第一通气柔性弯管52连接，第一通气软管的两端分别与前侧的摆动板50内部中空结构和前侧的活动板43内部中空结构连通，前侧的摆动板50右侧面后侧中部与后侧的摆动板50右侧面前侧中部通过第二通气柔性弯管53连接，第二通气柔性弯管53的两端分别与前侧的摆动板50内部中空结构和后侧的摆动板50内部中空结构连通，后侧的摆动板50右侧面后侧中部与固定板47的前侧面通过第三通气柔性弯管54连接，第三通气柔性弯管54的两端分别与后侧的摆动板50内部中空结构和固定板47内部中空结构连通。
31.煤层渗透率测试部包括煤层气瓶55、气泵56和集气瓶57，煤层气瓶55固定设置在底板1上表面左侧部，集气瓶57固定设置在底板1上表面右侧部，煤层割理仓的左侧板左侧面中部下侧固定连接有位于煤层气瓶55上方的电机支座63，气泵56固定安装在电机支座63上，煤层气瓶55的出气端与气泵56的进气端通过出气管58连接，气泵56的出气端固定连接有输气软管59，输气软管59的出气端密封固定连接在进气孔33中，集气瓶57的进气端固定连接有集气管60，集气管60上固定安装有第二压力表61，集气管60的进气端密封固定连接在出气孔49中。
32.煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置的工作方法，具体包括以下步骤：（1）、根据需要测试的地下煤层类型，将一定量的煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩分别通过相应的各个进料筒4加入到搅拌圆筒11中进行搅拌混合，制备煤样；（2）、根据地下煤层中的面割理与端割理相对位置，调整煤层割理仓20内活动面割理组件和端割理组件的相对位置，再将制备好的煤样加入到煤层割理仓20中压实形成煤层试样，模拟需要测试的地下煤层；（3）、将煤层气瓶55中的煤层气注入到煤层割理仓20中，对煤层试样进行渗透测试。
33.步骤（1）具体为：初始时，关闭所有的进料阀10和电子球阀19，根据需要测试的地下煤层类型，将一定量的煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩分别加入到各个进料筒4中，然后启动搅拌减速电机12，搅拌减速电机12驱动搅拌轴13转动，搅拌轴13带动螺旋搅拌叶片16旋转，再打开各个进料阀10，将一定量的煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩通过各根进料管9加入到搅拌圆筒11中，螺旋搅拌叶片16搅拌煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩，使煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩混合均匀制备成煤样。
34.步骤（2）具体为：初始时，各个第一竖直液压油缸27的活塞杆向上完全伸出，使上压板21位于煤层割理仓20的正上方，各根注气插管35的下端高于煤层割理仓20的上端边，且各根注气插管35的下端与煤层割理仓20的上端边之间距离大于刮板37在上下方向上的尺寸，控制前侧的两个水平液压油缸44同步动作，使前侧的两个水平液压油缸44的活塞杆同步伸缩，前侧的两个水平液压油缸44的活塞杆带动前侧的活动板43在煤层割理仓20内前侧部沿前后方向移动，则与前侧的活动板43后侧面铰接的各块摆动板50以及与固定板47前侧面铰接的各块摆动板50均转动一定角度，模拟地下煤层中的面割理与端割理相对位置，同理控制后侧的两个水平液压油缸44同步动作，使与后侧的活动板43前侧面铰接的各块摆
动板50以及与固定板47后侧面铰接的各块摆动板50均转动一定角度，模拟地下煤层中的面割理与端割理相对位置，然后控制各个第二竖直液压油缸30同步动作，使各个第二竖直液压油缸30的活塞杆同步向上收缩，各个第二竖直液压油缸30的活塞杆带动下压板22向上移动，使下压板22对应压接在煤层割理仓20的下端口，下压板22的上表面外边沿与煤层割理仓20下端边上的第一密封橡胶条31密封贴合接触，然后打开各个电子球阀19，使制备好的煤样通过各根竖直波纹管17和各根出料管18进入到煤层割理仓20内部，同时启动两个伺服减速电机38，两个伺服减速电机38驱动两根水平丝杠39转动，两根水平丝杠39通过螺母副40驱动刮板37沿左右方向往复移动，刮板37将堆积到煤层割理仓20顶部的煤样刮平，使煤样能够均匀摊铺到煤层割理仓20内，各块摆动板50埋没在煤样中，煤样全部加入到煤层割理仓20后，关闭各个电子球阀19，将刮板37移动至煤层割理仓20的左侧或右侧，关闭两个伺服减速电机38，然后控制各个第一竖直液压油缸27同步动作，使各个第一竖直液压油缸27的活塞杆同步向下收缩，各个第一竖直液压油缸27的活塞杆带动上压板21向下移动，使各根注气插管35全部向下插入到煤层割理仓20内的煤样中，上压板21对应压接在煤层割理仓20的上端口，上压板21的下表面外边沿与煤层割理仓20上端边上的第一密封橡胶条31密封贴合接触，上压板21将煤样压实形成煤层试样，模拟需要测试的地下煤层。
35.步骤（3）具体为：打开煤层气瓶55和集气瓶57上的阀门，启动气泵56，气泵56将煤层气瓶55中的煤层气通过出气端抽出，气泵56将煤层气通过输气软管59泵入到上压板21内部中空结构中，煤层气通过各根注气插管35上的注气针孔36进入煤层试样中，煤层气在煤层试样中渗透，一部分煤层气通过各个第一割理细孔46汇集到相应的活动板43内部中空结构中，一部分煤层气通过各个第二割理细孔48汇集到固定板47内部中空结构中，其余煤层气通过各个第三割理细孔51汇集到相应的各块摆动板50内部中空结构中，前侧活动板43内部中空结构中的煤层气在压力作用下通过相应的第一通气柔性弯管52进入到与前侧活动板43后侧面铰接的各块摆动板50内部中空结构，与前侧活动板43后侧面铰接的各块摆动板50内部中空结构中的煤层气再通过相应的第二通气柔性弯管53进入到与固定板47前侧面铰接的各块摆动板50内部中空结构中，与固定板47前侧面铰接的各块摆动板50内部中空结构中的煤层气再通过相应的第三通气柔性弯管54进入到固定板47内部中空结构中，同理，后侧活动板43内部中空结构中的煤层气在压力作用下通过相应的第一通气柔性弯管52进入到与后侧活动板43前侧面铰接的各块摆动板50内部中空结构，与后侧活动板43前侧面铰接的各块摆动板50内部中空结构中的煤层气再通过相应的第二通气柔性弯管53进入到与固定板47后侧面铰接的各块摆动板50内部中空结构中，与固定板47后侧面铰接的各块摆动板50内部中空结构中的煤层气再通过相应的第三通气柔性弯管54进入到固定板47内部中空结构中，最后，固定板47内部中空结构中的煤层气从出气孔49排出并通过集气管60进入到集气瓶57中，观察第一压力表34和第二压力表61的读值，得到煤层气的进入压力和排出压力，通过计算压差得到煤层试样的渗透率，如此测得煤层渗透率，实验完成后，关闭煤层气瓶55和集气瓶57上的阀门，同时关闭气泵56，将集气瓶57取下，控制各个第二竖直液压油缸30的活塞杆向下伸出，各个第二竖直液压油缸30的活塞杆带动下压板22向下移动，使下压板22与煤层割理仓20的下端口分离，即可清理煤层割理仓20内的煤层试样。
36.以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等
同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置，其特征在于：包括底板、进料部、搅拌部、煤层割理部和煤层渗透率测试部，进料部、搅拌部和煤层割理部由上至下依次设置，底板的上表面固定连接有门框型支架，搅拌部和煤层割理部均固定安装在门框型支架上，进料部固定安装在搅拌部的顶部，煤层渗透率测试部固定安装在底板上，进料部的出料端与搅拌部的进料端连接，搅拌部的出料端与煤层割理部的进料端连接，煤层渗透率测试部的出气端与煤层割理部的进气端连接，煤层割理部的出气端与煤层渗透率测试部的进气端连接。2.根据权利要求1所述的煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置，其特征在于：进料部包括支撑圆板和若干个上下均敞口的进料筒，支撑圆板水平设置在搅拌部的正上方，支撑圆板上开设有若干个圆周阵列设置且上下通透的第一圆孔，第一圆孔的内径与进料筒的外径相同，进料筒的外圆周下侧部固定设置有若干个圆周阵列设置的连接柱，连接柱上沿竖向开设有上下通透的螺纹孔，各个进料筒分别对应贯穿安装在各个第一圆孔中，各个进料筒的下侧部位于支撑圆板的下方，各个连接柱的上端分别顶压在支撑圆板的下表面，支撑圆板上安装有若干根第一紧固螺栓，各根第一紧固螺栓的下端分别对应螺纹连接在各个连接柱的螺纹孔中，各个进料筒的底部均一体成型设置有上粗下细的圆锥筒，各个圆锥筒的下端均固定连接有一根竖向设置的进料管，进料管上固定安装有进料阀。3.根据权利要求2所述的煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置，其特征在于：搅拌部包括搅拌圆筒、搅拌减速电机和搅拌轴，搅拌圆筒、搅拌减速电机和搅拌轴的中心线重合且均沿竖向设置，搅拌圆筒的顶部敞口且通过若干根圆周阵列设置的第二紧固螺栓固定连接有密封盖板，门框型支架左侧、右侧和下侧均敞口，门框型支架的前侧板下侧边和后侧板下侧边分别固定连接在底板上表面前侧中部和后侧中部，搅拌圆筒的外圆周底部固定连接在门框型支架的顶板中部，搅拌圆筒的底部向下穿过门框型支架的顶板，搅拌减速电机固定安装在密封盖板的上表面中部，搅拌减速电机的动力轴下端向下穿过密封盖板并伸入到搅拌圆筒中，搅拌减速电机的动力轴下端与搅拌轴的上端传动连接，搅拌轴的下端转动安装在搅拌圆筒的底板中心，搅拌轴的外圆周上沿竖向固定连接有螺旋搅拌叶片，各根进料管的下端均固定安装在密封盖板上并与搅拌圆筒的内部连通，搅拌圆筒的底板上固定安装有若干根圆周阵列设置的竖直波纹管，每根竖直波纹管的下端均固定连接有出料管，每根出料管上均固定安装有电子球阀。4.根据权利要求3所述的煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置，其特征在于：煤层割理部包括煤层割理仓、上压板、下压板、刮平组件、两组活动面割理组件和固定面割理组件，煤层割理仓为长方体箱体结构，煤层割理仓的上侧和下侧均敞口，煤层割理仓设置在搅拌圆筒的正下方且位于门框型支架内中部下侧，煤层割理仓的前侧板左侧边与门框型支架的前侧板左侧边中部下侧以及煤层割理仓的前侧板右侧边与门框型支架的前侧板右侧边中部下侧均通过第一竖直支板固定连接，煤层割理仓的后侧板左侧边与门框型支架的后侧板左侧边中部以及煤层割理仓的后侧板右侧边与门框型支架的后侧板右侧边中部下侧均通过第二竖直支板固定连接，两组活动面割理组件结构相同且前后对称设置在煤层割理仓的前侧板和后侧板上，固定面割理组件位于两组活动面割理组件之间且沿左右方向固定设置在煤层割理仓内中部，前侧的活动面割理组件与固定面割理组件之间以及后侧的活动面割理组件与固定面割理组件之间均设置有端割理组件，两组端割理组件的结构相同且中心对称，上压板和下压板均为与煤层割理仓横截面形状相同的长方形板，上压板设置在煤层割
理仓的正上方，下压板设置在煤层割理仓的正下方，煤层割理仓的前侧板前侧面左侧部和右侧部以及煤层割理仓的后侧板后侧面左侧部和右侧部均固定连接有第一水平长支板，上压板的前侧边左侧部和右侧部以及上压板的后侧边左侧部和右侧部均固定连接有第二水平长支板，前侧的两块第一水平长支板分别对应位于前侧的两块第二水平长支板的正下方，后侧的两块第一水平长支板分别对应位于后侧的两块第二水平长支板的正下方，前侧的两块第一水平长直板上表面前侧部以及后侧的两块第一水平长直板上表面后侧部均固定安装有第一竖直液压油缸，前侧的两个第一竖直液压油缸和后侧的两个第一竖直液压油缸的活塞杆均向上伸出，前侧的两个第一竖直液压油缸的活塞杆上端分别对应与前侧的两块第二水平长支板下表面前侧部固定连接，后侧的两个第一竖直液压油缸的活塞杆上端分别对应与后侧的两块第二水平长支板下表面后侧部固定连接，煤层割理仓的左侧板左侧面前侧部和后侧部以及煤层割理仓的右侧板右侧面前侧部和后侧部均固定连接有第一耳板，下压板的左侧边前侧部和后侧部以及下压板的右侧边前侧部和后侧部均固定连接有第二耳板，左侧的两块第一耳板分别对应位于左侧的两块第二耳板的正上方，右侧的两块第一耳板分别对应位于右侧的两块第二耳板的正上方，左侧的两块第一耳板和右侧的两块第一耳板下表面均固定安装有第二竖直液压油缸，左侧的两个第二竖直液压油缸的活塞杆下端分别对应与左侧的两块第二耳板上表面固定连接，右侧的两个第二竖直液压油缸的活塞杆下端分别对应与右侧的两块第二耳板上表面固定连接，煤层割理仓的上端边和下端边均设置有第一密封橡胶条，上压板为中空板体结构，上压板上开设有若干个上下通透的第二圆孔，各根出料管的下端分别对应固定安装在各个第二圆孔中且与上压板的下表面齐平，各根出料管的外圆周下端部分别对应与各个第二圆孔的内圆密封接触，上压板的上表面中部开设有与上压板内部中空结构连通的进气孔，上压板的上表面上固定安装有与上压板内部中空结构连通的第一压力表，上压板的下表面固定安装有若干根竖向设置的注气插管，注气插管的上端与上压板内部中空结构连通，注气插管的下端封堵且尖锐，注气插管的管壁上均匀开设有若干个注气针孔。5.根据权利要求4所述的煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置，其特征在于：刮平组件包括刮板和两个驱动刮板移动的丝杠驱动机构，刮板沿前后方向竖向设置，刮板设置在煤层割理仓的上方，刮板的下侧边与煤层割理仓上端边上的第一密封橡胶条滑动接触，刮板的前侧部和后侧部均开设有左右通透的导孔，两个导孔前后对称设置，两个丝杠驱动机构结构相同且前后对称设置，前侧的丝杠驱动机构包括伺服减速电机、水平丝杠和螺母副，伺服减速电机的中心线和水平丝杠均沿左右方向水平设置，左侧的第一竖直支板的上侧边中部固定连接有第一l型支板，右侧的第一竖直支板的上侧边中部固定连接有与第一l型支板左右对应的第二l型支板，第一l型支板的水平板左侧边与第一l型支板的竖直板下侧边固定连接，第一l型支板的水平板右侧边与左侧的第一竖直支板的上侧边中部固定连接，第二l型支板的水平板左侧边与右侧的第一竖直支板的上侧边中部固定连接，第二l型支板的水平板右侧边与第二l型支板的竖直板下侧边固定连接，伺服减速电机固定安装在第一l型支板的竖直板右侧面，伺服减速电机的动力轴右端同轴传动连接水平丝杠的左端，水平丝杠的右端转动安装在第二l型支板的竖直板左侧面，水平丝杠穿过前侧的导孔，螺母副套装在水平丝杠上，螺母副的左端面固定连接在刮板的右侧面前侧部，水平丝杠与螺母副螺纹传动连接；
前侧的活动面割理组件包括活动板和两个水平液压油缸，活动板沿左右方向竖向设置，活动板沿前后滑动设置在煤层割理仓内前侧部，活动板的上侧边与煤层割理仓的上端边齐平，活动板的下侧边与煤层割理仓的下端边齐平，活动板的四侧边均固定设置有第二密封橡胶条，左侧的第二密封橡胶条与煤层割理仓的左侧板右侧面密封滑动接触，右侧的第二密封橡胶条与煤层割理仓的右侧板左侧面密封滑动接触，活动板为中空板体结构，活动板的后侧面上开设有若干个与活动板内部中空结构连通且均匀布置的第一割理细孔，两个水平液压油缸左右并排设置，两个水平液压油缸均沿前后方向水平设置，两个水平液压油缸的缸体前端均铰接安装在门框型支架的前侧板后侧面，两个水平液压油缸的活塞杆后端均向后伸出穿过煤层割理仓的前侧板且伸入到煤层割理仓内，两个水平液压油缸的活塞杆后端均固定连接在活动板的前侧面，两个水平液压油缸的活塞杆均与煤层割理仓的前侧板密封滑动连接；固定面割理组件包括固定板，固定板沿左右方向竖向设置，固定板的左侧边固定连接在煤层割理仓的左侧板右侧面中部，固定板的右侧部向右穿过煤层割理仓的右侧板，固定板的右侧边位于煤层割理仓的右侧板右侧，固定板的上侧边与煤层割理仓的上端边齐平，固定板的下侧边与煤层割理仓的下端边齐平，固定板的上侧边和下侧边均固定设置有第三密封橡胶条，固定板为中空板体结构，位于煤层割理仓内的固定板前侧面和后侧面上均开设有若干个与固定板内部中空结构连通且均匀布置的第二割理细孔，位于煤层割理仓外的固定板前侧面上开设有与固定板内部中空结构连通的出气孔；前侧的端割理组件包括若干组折叠板机构，各组折叠板机构沿左右方向等间距设置在煤层割理仓内前侧部且位于前侧的活动板和固定板之间，各组折叠板机构的结构相同，其中一组折叠板机构包括两块摆动板，两块摆动板均沿前后方向竖向设置，两块摆动板的结构相同且前后对称设置，前侧的摆动板前侧边铰接在前侧的活动板后侧面，前侧的摆动板后侧边与后侧的摆动板前侧边铰接，后侧的摆动板后侧边铰接在固定板的前侧面，摆动板为中空板体结构，摆动板的左侧面和右侧面上均开设有若干个与摆动板内部中空结构连通且均匀布置的第三割理细孔，前侧的摆动板右侧面前侧中部与前侧的活动板后侧面通过第一通气柔性弯管连接，第一通气软管的两端分别与前侧的摆动板内部中空结构和前侧的活动板内部中空结构连通，前侧的摆动板右侧面后侧中部与后侧的摆动板右侧面前侧中部通过第二通气柔性弯管连接，第二通气柔性弯管的两端分别与前侧的摆动板内部中空结构和后侧的摆动板内部中空结构连通，后侧的摆动板右侧面后侧中部与固定板的前侧面通过第三通气柔性弯管连接，第三通气柔性弯管的两端分别与后侧的摆动板内部中空结构和固定板内部中空结构连通。6.根据权利要求5所述的煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置，其特征在于：煤层渗透率测试部包括煤层气瓶、气泵和集气瓶，煤层气瓶固定设置在底板上表面左侧部，集气瓶固定设置在底板上表面右侧部，煤层割理仓的左侧板左侧面中部下侧固定连接有位于煤层气瓶上方的电机支座，气泵固定安装在电机支座上，煤层气瓶的出气端与气泵的进气端通过出气管连接，气泵的出气端固定连接有输气软管，输气软管的出气端密封固定连接在进气孔中，集气瓶的进气端固定连接有集气管，集气管上固定安装有第二压力表，集气管的进气端密封固定连接在出气孔中。7.如权利要求6所述的煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置的工作方法，其特征在
于：具体包括以下步骤：（1）、根据需要测试的地下煤层类型，将一定量的煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩分别通过相应的各个进料筒加入到搅拌圆筒中进行搅拌混合，制备煤样；（2）、根据地下煤层中的面割理与端割理相对位置，调整煤层割理仓内活动面割理组件和端割理组件的相对位置，再将制备好的煤样加入到煤层割理仓中压实形成煤层试样，模拟需要测试的地下煤层；（3）、将煤层气瓶中的煤层气注入到煤层割理仓中，对煤层试样进行渗透测试。8.根据权利要求7所述的煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置的工作方法，其特征在于：步骤（1）具体为：初始时，关闭所有的进料阀和电子球阀，根据需要测试的地下煤层类型，将一定量的煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩分别加入到各个进料筒中，然后启动搅拌减速电机，搅拌减速电机驱动搅拌轴转动，搅拌轴带动螺旋搅拌叶片旋转，再打开各个进料阀，将一定量的煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩通过各根进料管加入到搅拌圆筒中，螺旋搅拌叶片搅拌煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩，使煤渣、黏土岩、泥岩和粉砂岩混合均匀制备成煤样。9.根据权利要求8所述的煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置的工作方法，其特征在于：步骤（2）具体为：初始时，各个第一竖直液压油缸的活塞杆向上完全伸出，使上压板位于煤层割理仓的正上方，各根注气插管的下端高于煤层割理仓的上端边，且各根注气插管的下端与煤层割理仓的上端边之间距离大于刮板在上下方向上的尺寸，控制前侧的两个水平液压油缸同步动作，使前侧的两个水平液压油缸的活塞杆同步伸缩，前侧的两个水平液压油缸的活塞杆带动前侧的活动板在煤层割理仓内前侧部沿前后方向移动，则与前侧的活动板后侧面铰接的各块摆动板以及与固定板前侧面铰接的各块摆动板均转动一定角度，模拟地下煤层中的面割理与端割理相对位置，同理控制后侧的两个水平液压油缸同步动作，使与后侧的活动板前侧面铰接的各块摆动板以及与固定板后侧面铰接的各块摆动板均转动一定角度，模拟地下煤层中的面割理与端割理相对位置，然后控制各个第二竖直液压油缸同步动作，使各个第二竖直液压油缸的活塞杆同步向上收缩，各个第二竖直液压油缸的活塞杆带动下压板向上移动，使下压板对应压接在煤层割理仓的下端口，下压板的上表面外边沿与煤层割理仓下端边上的第一密封橡胶条密封贴合接触，然后打开各个电子球阀，使制备好的煤样通过各根竖直波纹管和各根出料管进入到煤层割理仓内部，同时启动两个伺服减速电机，两个伺服减速电机驱动两根水平丝杠转动，两根水平丝杠通过螺母副驱动刮板沿左右方向往复移动，刮板将堆积到煤层割理仓顶部的煤样刮平，使煤样能够均匀摊铺到煤层割理仓内，各块摆动板埋没在煤样中，煤样全部加入到煤层割理仓后，关闭各个电子球阀，将刮板移动至煤层割理仓的左侧或右侧，关闭两个伺服减速电机，然后控制各个第一竖直液压油缸同步动作，使各个第一竖直液压油缸的活塞杆同步向下收缩，各个第一竖直液压油缸的活塞杆带动上压板向下移动，使各根注气插管全部向下插入到煤层割理仓内的煤样中，上压板对应压接在煤层割理仓的上端口，上压板的下表面外边沿与煤层割理仓上端边上的第一密封橡胶条密封贴合接触，上压板将煤样压实形成煤层试样，模拟需要测试的地下煤层。10.根据权利要求9所述的煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置的工作方法，其特征在于：步骤（3）具体为：打开煤层气瓶和集气瓶上的阀门，启动气泵，气泵将煤层气瓶中的煤层气通过出气端抽出，气泵将煤层气通过输气软管泵入到上压板内部中空结构中，煤层气
通过各根注气插管上的注气针孔进入煤层试样中，煤层气在煤层试样中渗透，一部分煤层气通过各个第一割理细孔汇集到相应的活动板内部中空结构中，一部分煤层气通过各个第二割理细孔汇集到固定板内部中空结构中，其余煤层气通过各个第三割理细孔汇集到相应的各块摆动板内部中空结构中，前侧活动板内部中空结构中的煤层气在压力作用下通过相应的第一通气柔性弯管进入到与前侧活动板后侧面铰接的各块摆动板内部中空结构，与前侧活动板后侧面铰接的各块摆动板内部中空结构中的煤层气再通过相应的第二通气柔性弯管进入到与固定板前侧面铰接的各块摆动板内部中空结构中，与固定板前侧面铰接的各块摆动板内部中空结构中的煤层气再通过相应的第三通气柔性弯管进入到固定板内部中空结构中，同理，后侧活动板内部中空结构中的煤层气在压力作用下通过相应的第一通气柔性弯管进入到与后侧活动板前侧面铰接的各块摆动板内部中空结构，与后侧活动板前侧面铰接的各块摆动板内部中空结构中的煤层气再通过相应的第二通气柔性弯管进入到与固定板后侧面铰接的各块摆动板内部中空结构中，与固定板后侧面铰接的各块摆动板内部中空结构中的煤层气再通过相应的第三通气柔性弯管进入到固定板内部中空结构中，最后，固定板内部中空结构中的煤层气从出气孔排出并通过集气管进入到集气瓶中，观察第一压力表和第二压力表的读值，得到煤层气的进入压力和排出压力，通过计算压差得到煤层试样的渗透率，如此测得煤层渗透率，实验完成后，关闭煤层气瓶和集气瓶上的阀门，同时关闭气泵，将集气瓶取下，控制各个第二竖直液压油缸的活塞杆向下伸出，各个第二竖直液压油缸的活塞杆带动下压板向下移动，使下压板与煤层割理仓的下端口分离，即可清理煤层割理仓内的煤层试样。
技术总结
煤样制备与煤层渗透率测定一体化装置，包括底板、进料部、搅拌部、煤层割理部和煤层渗透率测试部，进料部、搅拌部和煤层割理部由上至下依次设置，底板的上表面固定连接有门框型支架，搅拌部和煤层割理部均固定安装在门框型支架上，进料部固定安装在搅拌部的顶部，煤层渗透率测试部固定安装在底板上，进料部的出料端与搅拌部的进料端连接，搅拌部的出料端与煤层割理部的进料端连接，煤层渗透率测试部的出气端与煤层割理部的进气端连接，煤层割理部的出气端与煤层渗透率测试部的进气端连接。本发明将煤样制备和煤层渗透率测试集于一体，能模拟地下煤层中的端割理和面割理分布，为煤层渗透率室内测定提供了一种新装置和方法。率室内测定提供了一种新装置和方法。率室内测定提供了一种新装置和方法。


技术研发人员：许浩 赵天天 汤达祯 辛福东
受保护的技术使用者：中国地质大学(北京)
技术研发日：2021.02.26
技术公布日：2021/6/29