[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

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术领域，特别是涉及一种钻孔正压取样煤样瓦斯漏失模拟装置及测试装置与方法。

背景技术

煤炭是我国的重要能源，煤层瓦斯是一种非常规性天然气资源，同时也是煤矿生产过程中的一种灾害气体；很显然，煤层瓦斯含量测定工作是一切瓦斯防治措施的基础，具有不可替代的重要作用；因此，为了提高取芯过程煤芯瓦斯漏失量推算的可靠性，有必要对钻孔正压取样煤样瓦斯漏失进行研究；进一步认清煤层不同条件下的解吸机理，为煤矿的安全生产提供保障；其中，钻孔正压取样煤样瓦斯漏失模拟测试方法与装置的背景技术包括：

1、正压取样距离长；

2、取样时间短，可以降低取样漏失量；

3、取样过程是正压，取出煤样现场解吸是大气压力；

4、如何根据常压解吸量推算正压取样漏失瓦斯量。

这个问题急需解决。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种钻孔正压取样煤样瓦斯漏失模拟装置及测试装置与方法，以解决目前无法准确测算取芯过程中煤的瓦斯漏失量的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

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。

为了更好地实现本发明，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。

进一步的，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。

一种包括上述模拟装置的钻孔正压取样煤样瓦斯漏失模拟测试装置，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。

一种钻孔正压取样煤样瓦斯漏失模拟测试方法，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；