[发明专利]一种预吸附水分煤样的瓦斯吸附解吸特性测试装置及其测试方法

权利要求书

1.一种预吸附水分煤样的瓦斯吸附解吸特性测试装置的测试方法，其特征在于：其借助瓦斯吸附解吸特性测试装置来完成，所述瓦斯吸附解吸特性测试装置包括抽真空系统、充气系统、恒温系统、水吸附系统及瓦斯吸附解吸测试系统；

所述抽真空系统包括真空泵（1）、与真空泵相连的真空规管（2）和真空计（3），以及连接在抽排管路上的阀门F1和阀门F2；

所述充气系统包括高压氦气瓶（4）、高压甲烷气瓶（5）、与高压氦气瓶（4）相连的减压阀JF1和与高压甲烷气瓶（5）相连的减压阀JF2；

所述水吸附系统包括玻璃真空皿（6）、设于玻璃真空皿（6）上的数显湿度传感器（7）以及与玻璃真空皿（6）相连的阀门F4；

所述恒温系统包括恒温水浴箱（8）；

所述瓦斯吸附解吸测试系统包括两个容积大小相同的参考罐（9）和煤样罐（10）；

所述瓦斯吸附解吸测试系统还包括解吸量筒（11），设在参考罐（9）和煤样罐（10）连接管路上的高精度压力表（12），与参考罐（9）相连的阀门F5和阀门F3，设在煤样罐（10）和高精度压力表（12）连接管路上的阀门F6，布置于煤样罐（10）和解吸量筒（11）连接管路上的阀门F7以及与解吸量筒相连的锥形瓶（13）；

带减压阀JF1和减压阀JF2的管路汇合后与水吸附系统中的带阀门F4的管路连通，所述抽排管路与带高精度压力表（12）的管路连通；

采用预吸附水分煤样的瓦斯吸附解吸特性测试装置进行测试的方法，包括如下步骤：

（a）将温度为60℃的蒸馏水和一定量的某一种无机盐颗粒混合，配制成60℃条件下的饱和溶液，然后将无机盐饱和溶液倒入玻璃真空皿（6）中并使溶液恢复至室温，随后密封玻璃真空皿（6），形成相对湿度达无机盐饱和溶液所对应的湿环境，同时将重量50g，粒径为0.2-0.25mm的干燥煤样装入煤样罐（10）中，拧紧密封；

（b）关闭阀门F1、阀门F2、阀门F4和阀门F7，打开阀门F3、阀门F5和阀门F6，并打开高压氦气瓶（4）和减压阀JF1以充入5~7MPa压力的氦气，观察高精度压力表（12）以检验系统的气密性，气密性检验完成后，关闭高压氦气瓶（4）和减压阀JF1并打开阀门F2，将系统内的氦气完全放出，而后关闭阀门F2并打开阀门F1，启动真空泵（1），直至真空计（3）的压力值降至4Pa以下；

（c）启动并设置恒温水浴箱（8）的温度为303.15K，依次关闭阀门F6、阀门F1和真空泵（1），待水浴箱内水温达到设定温度303.15K后，打开高压氦气瓶（4）和减压阀JF1，向参考罐（9）缓慢充入约3MPa的氦气后关闭高压氦气瓶（4）、减压阀JF1和阀门F5，记录高精度压力表（12）的读数，随后缓慢打开阀门F6，使气体进入煤样罐（10），高精度压力表（12）的读数稳定后再次记录，可计算出煤样罐（10）的自由体积；

（d）打开阀门F2和阀门F5放出系统内的氦气后，关闭阀门F2和阀门F6，并打开阀门F1和阀门F4并启动真空泵（1），对玻璃真空皿（6）抽真空时间不少于0.5h；

（e）关闭阀门F4并打开阀门F6，对煤样罐（10）抽真空，使真空计（3）的压力值降低至4Pa以下并保证抽真空时间不少于6h；

（f）依次关闭阀门F1和真空泵（1），并打开阀门F4，通过数显湿度传感器（7）观测玻璃真空皿（6）的相对湿度，保证煤样罐（10）中煤样吸附水分的时间不少于7天；

（g）关闭阀门F4和阀门F6，打开高压甲烷气瓶（5）和减压阀JF2，使一定压力的甲烷气体进入参考罐（9）后关闭阀门F5，并记录高精度压力表（12）读数；

（h）缓慢打开阀门F6，使甲烷气体在预吸附水分煤样中发生吸附，吸附平衡12h后并且高精度压力表（12）读数基本无变化时，记录此时高精度压力表（12）读数，进而可计算出该吸附平衡压力下的甲烷气体吸附量；

（i）旋转减压阀JF2逐级增加气体压力，并且依次重复（g）、（h）步骤，使更高压力的气体注入煤样罐（10），获得不同吸附平衡压力下的甲烷气体饱和吸附量，可绘制瓦斯吸附等温线并进行试验分析；

（j）完成吸附试验后，关闭阀门F3，并打开阀门F7，释放出一定量的甲烷气体后关闭阀门F7，利用解吸量筒（11）和锥形瓶（13）量取释放出的甲烷气体体积，同时保证煤样罐（10）煤样重新吸附平衡的时间不少于12h，并通过高精度压力表（12）获取煤样罐（10）吸附平衡后的气体压力；

（k）重复（j）步骤，逐级释放煤样罐（10）中的甲烷气体，得到不同吸附平衡压力下的甲烷气体解吸量，可绘制瓦斯解吸等温线并进行试验分析。