[发明专利]钻孔正压取样煤样瓦斯漏失模拟装置及测试装置与方法

权利要求书

1.一种钻孔正压取样煤样瓦斯漏失模拟装置，其特征在于：包括管路连接的煤样单元、正压取样煤样瓦斯漏失模拟单元、解吸仪（15）和电气连接解吸仪（15）的计算机（14）；

所述煤样单元包括煤样罐（6）、恒温器（7）、压力表和温度表（24）、阀门（17）和加热控制系统（23），所述煤样罐（6）用罐盖密封设置于恒温器（7）内，所述罐盖上设置有两个接口，其中一个接口连接压力表和温度表（24），另一个接口通过阀门（17）连接四通管件（16），所述加热控制系统（23）电气连接恒温器（7）；

所述正压取样煤样瓦斯漏失模拟单元包括氮气充气装置（22）、背压伺服系统（13）、压力表和温度表（25）和密封腔体（12）；

所述密封腔体（12）中贯通设置有薄壁胶管（19），顶部两侧和侧壁上分别设置有一个接口，侧壁上的接口管路连接氮气充气装置（22），顶部一侧的接口连接压力表和温度表（25），另一侧的接口通过管路连接背压伺服系统（13），所述薄壁胶管（19）底端通过管路（18）连接阀门（8），顶端通过管路（20）连接到解吸仪（15），所述阀门（8）另一端与四通管件（16）管路连接。

2.根据权利要求1所述的一种钻孔正压取样煤样瓦斯漏失模拟装置，其特征在于：所述氮气充气装置（22）由通过管路依次连接的氮气充气罐（9）、阀门、缓冲罐（10）和阀门（11），所述缓冲罐上设置有压力表和温度表，所述阀门（11）另一端通过管路连接到密封腔体（12）侧壁上的接口。

3.根据权利要求1所述的一种钻孔正压取样煤样瓦斯漏失模拟装置，其特征在于：所述背压伺服系统（13）包括通过四通管件连接的背压阀（1301）、储能器（1302）、压力表（1303）和PID阀（1304），所述背压阀（1301）另一端通过管路连接到密封腔体（12）上的接口。

4.一种含权利要求1～3任一所述钻孔正压取样煤样瓦斯漏失模拟装置的测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括真空脱气单元（5）和甲烷充气单元（21）；

所述真空脱气单元（5）由管路连接的真空泵、阀门（4）和设置在管路上的真空计组成，所述阀门（4）另一端通过管路连接到四通管件（16）的一个接口上；

所述甲烷充气单元（21）由管路依次连接的高压甲烷罐（2）、阀门、参考罐（1）和阀门（13），所述参考罐（1）还连接有压力表和温度表，所述阀门（13）的另一端通过管路连接到四通管件（16）的一个接口上。

5.一种使用权利要求4所述测试装置的测试方法，其特征在于，按如下步骤进行：

Step1.煤样制备和处理：将煤样粉碎后，筛分成一定粒径的煤样，分成等量的多份，放入干燥箱中干燥处理；

Step2.真空脱气：将处理好的干燥煤样装入煤样罐（6），设定恒温器（7）的温度为煤层温度，用真空脱气单元（5）对煤样罐（6）高温真空脱气；

Step3.吸附平衡：根据所需的吸附平衡压力，充入一定量的甲烷，待吸附平衡后，记录压力表实际吸附平衡压力P1；

Step4.变压解吸：根据压力需要，通过氮气充气装置（22）向密闭腔体（12）中充入适量氮气以调整密闭腔体（12）内压力，使其达到预定压力P2，使P2等于P1，因为钻孔正压取样时，会存在一定的压力损失；当煤样罐（6）中含瓦斯煤瓦斯开始解吸时，为了测试出钻孔正压取样煤样瓦斯漏失量，假设取样完成时的压力为P0，设置背压伺服系统（13）的压力为P0，使密闭腔体（12）内的压力按照预定的压力下降曲线规律开始下降至P0；当煤样罐（6）中的压力大于P2时，薄壁胶管（19）张开，解吸出的瓦斯经过管路(20排出后，通过瓦斯解吸仪（15）测定解吸瓦斯量，煤样罐（6）内瓦斯压力降低，当煤样罐（6）中的压力小于或者等于P0时，薄壁胶管（19）内外壁在压力差作用下再次闭合；此时，测得的瓦斯解吸量即为钻孔正压取样煤样瓦斯漏失量；

Step5.数据分析重复Step3、Step4实验过程，设置不同模拟温度、不同吸附平衡压力下的含瓦斯煤瓦斯吸附解吸过程，收集解吸数据分析实验结果。