[实用新型]一种水与煤中瓦斯置换效应测试装置

说明书

技术领域

本实用新型属于瓦斯实验装置技术领域，具体涉及一种水与煤中瓦斯置换效应测试装置。

背景技术

煤层注水是治理矿井瓦斯的一项重要措施，注水湿润煤体，可使煤的力学性质发生明显变化，煤的弹性和强度减小，塑性增大，从而使巷道前方的压力分布发生变化，即高压力向煤体深部转移，压力集中系数减小。同时，煤体湿润后，其透气性也将成百上千倍的降低，水对瓦斯的运动起到明显的阻碍效应，煤中瓦斯涌出量和涌出速度都在大幅度下降，从而消除或降低煤层的突出危险。

水分能够对煤中瓦斯赋存状态产生重要影响，但其影响机理十分复杂，目前研究尚不透彻。水分接触煤体后，在毛细管力作用下逐渐湿润煤体，由于水分子极性强，更容易被煤吸附，从而将煤中甲烷置换出来。为了更好地认识水分对煤中瓦斯吸附解吸特性的影响机理，有关学者在实验室开展了模拟实验研究，但是注水方式存在局限性，由于大都采用高压注水的方式向煤中注水，高压注水使得水分带有压力，这样不仅能置换煤中瓦斯，而且还能驱替瓦斯，使得解吸出来的瓦斯是由置换和驱替两种因素共同作用引起的，无法确定单一因素对瓦斯解吸的促进作用。

实用新型内容

为了深入认识水分对瓦斯解吸特性的影响，本实用新型提供了一种结构简单、可进行等压注水和定量分析的水与煤中瓦斯置换效应测试装置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种水与煤中瓦斯置换效应测试装置，包括高压甲烷充气系统、真空脱气系统、等压注水系统、瓦斯吸附解吸系统和温度控制系统，高压甲烷充气系统、真空脱气系统、等压注水系统分别与瓦斯吸附解吸系统相连接，其中：高压甲烷充气系统包括内置有压力显示器的高压甲烷储罐和充气管道，充气管道上设有减压阀；真空脱气系统包括通过真空管道顺次连接的真空泵、电阻式真空计和控制阀；等压注水系统包括储水罐和放置于储水罐中的定容钢珠，储水罐上端连接有进水管道，进水管道上通过第一三通阀分别连接有进水阀和等压控制阀，储水罐下端连接有出水管道，出水管道上设有出水阀；瓦斯吸附解吸系统包括煤样罐、压力传感器和数据采集器，煤样罐上连接有压力调节管道，压力调节管道上设有四通阀，四通阀一端连接有截止阀，四通阀另一端与压力传感器相连，压力传感器与数据采集器连接；温度控制系统包括恒温水浴箱；高压甲烷充气系统的充气管道、真空脱气系统的真空管道分别通过第二三通阀与截止阀相连，等压注水系统的出水管道与煤样罐相连通，等压注水系统的等压控制阀与压力调节管道相连；所述等压注水系统和瓦斯吸附解吸系统位于恒温水浴箱中。

优选地，真空泵为直联旋片式真空泵。

优选地，储水罐为不锈钢材质，耐压强度为20兆帕。

优选地，定容钢珠的体积规格包括1毫升、2毫升、5毫升或10毫升，定容钢珠为不锈钢材质，耐压强度为20兆帕。

优选地，恒温水浴箱的温度调节范围为5～95摄氏度，恒温波动度不大于0.05摄氏度。

本实用新型克服了以往煤层注水模拟实验装置的不足，提出了利用等压注水的方式湿润煤体，通过等压注水系统与瓦斯吸附解吸系统连通，保持了压力相等，水分注入煤体后，在煤中只依靠毛细管力运动，消除高压水对煤中瓦斯驱替作用的影响，单独研究水分对煤中瓦斯的置换效应，并且通过控制水量和平衡压力，可以定量化研究不同平衡压力下，不同水量对瓦斯的置换效果。同时，本实用新型利用压力传感器监测瓦斯压力变化情况，具有精度高，读数方便，操作简单等优点。

附图说明

图1是本实用新型所述水与煤中瓦斯置换效应测试装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1