[发明专利]煤岩试样在温-压作用下产气测试系统及方法

说明书

本发明公开了煤岩试样在温‑压作用下产气测试系统，其包括试样加载装置和气体采集监测装置，所述试样加载装置包括高温三轴产气机构和围压加载机构；所述高温三轴产气机构包括具有用于盛放煤岩试样的容纳腔的试样组件、三轴腔室、轴向载荷机构以及加热结构；所述气体采集监测装置包括与所述试样组件的所述容纳腔连通的集气泵、计量结构以及收集气体的气体采样袋，测试前对整个系统进行抽真空处理；利用该测试系统在实验室内模拟出天然煤层所处的复杂地质力学条件，如不同埋深的地压和地温条件，研究不同变质程度的煤岩试样在此环境下煤层气在不同状态阶段的产气规律，用于指导实际生产。

技术领域

本发明涉及地下煤矿山采煤技术领域，具体地说，涉及一种煤岩试样在温-压作用下产气测试系统及方法。

背景技术

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。煤层气俗称煤矿瓦斯，是一种宝贵的清洁能源资源，其热值是通用煤的2-5倍，1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。

但是，当煤层气在空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸；我国高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井多，煤矿重特大瓦斯爆炸事故时有发生，给人民群众生命财产造成了重大损失；同时，未经处理或回收的煤层气直接排放到大气中，也造成了严重的环境污染和资源浪费，对生态环境破坏性极强。

因此，现提供一种煤岩试样在温-压作用下产气测试系统及方法，通过试样测试结果对不同煤层的产气规律进行了解和掌握，为实际采煤给出参照和优化操作、管理，从而提升加大煤层气抽采利用力度、强化煤矿瓦斯治理并减轻煤矿瓦斯灾害。

发明内容

为此，本发明提供一种煤岩试样在温-压作用下产气测试系统，其包括试样加载装置和气体采集监测装置，所述试样加载装置包括高温三轴产气机构和围压加载机构，

所述高温三轴产气机构包括

试样组件，具有用于盛放煤岩试样的容纳腔；所述试样组件通过排气结构将煤岩试样在测试过程中产生的气体排至所述气体采集监测装置内；

三轴腔室，包括连接并形成密闭三轴室的三轴室箱体和三轴室箱座，所述密闭三轴室内放置有所述试样组件，所述围压加载机构与所述密闭三轴室相连通，测试时，所述围压加载机构对所述密闭三轴室进行加压；

轴向载荷机构，通过安装结构安装在所述三轴腔室上，测试时，所述轴向载荷机构对所述试样组件进行轴向加压；以及

加热结构，对所述三轴腔室进行加热；

所述气体采集监测装置包括与所述试样组件的所述容纳腔连通的集气泵、计量结构以及收集气体的气体采样袋；

其中，测试前，取下所述气体采样袋并开启所述集气泵，对整个系统进行抽真空处理。

所述试样组件包括两个端部圆柱形压块、空心气管、以及煤岩试样；其中，所述空心气管设为不锈钢气管，两个端部圆柱形压块和所述空心气管密封组装形成用于容纳所述煤岩试样的容纳腔，所述端部圆柱形压块上成型有用于连接所述排气结构的通气孔。

所述试样组件包括两个端部圆柱形压块、热缩管套、以及煤岩试样；其中，两个端部圆柱形压块和所述热缩管套密封组装形成用于容纳所述煤岩试样的容纳腔，所述端部圆柱形压块上成型有用于连接所述排气结构的通气孔。

所述端部圆柱形压块通过辅助密封组件和所述热缩管套密封连接；所述辅助密封组件包括缠绕在所述端部圆柱形压块外的至少两圈自融性胶、以及组装后缠绕在所述热缩管套对应于所述自融性胶的外壁位置处的至少两圈钢丝。