[发明专利]基于死空间压力换算的煤层瓦斯参数检测装置及施工方法

权利要求书

1.一种基于死空间压力换算的煤层瓦斯参数检测装置，其特征在于：包括，

模拟煤样实际环境的模拟室（3）和控制模拟环境的模拟调节器（31）；所述模拟室（3）与模拟调节器（31）相通连接；

所述模拟室（3）内设有：煤和瓦斯的压力密封取样器（1）；所述取样器（1）固定端（11）的排气管（21）通过第一导管（51）与第一三通管（61）一端连接，且排气管（21）上设有排气阀（211）；所述取样器（1）设置在质量检测器（4）的称量托盘上；

所述第一三通管（61）剩余两端分别连接压力表（7）和第二导管（52）连接，所述第二导管（52）与第二三通管（62）一端连接，第二三通管（62）剩余的两端分别与穿过模拟室（3）的交换气管（91）和真空气管（92）连接；

所述第二导管（52）、交换气管（91）和真空气管（92）上分别设有第一气阀（81）、第二气阀（82）和第三气阀（83）；

所述取样器（1）内部设有存芯室（2）；所述存芯室（2）一端与设在固定端（11）的排气管（21）相通；存芯室（2）另一端内壁通过环形阵列设置第三铰接链（27）与伸缩杆（26）一端铰接，所述伸缩杆（26）另一端与设置在密封板（23）后端侧面的第二铰接链（25）铰接；

固定在密封板（23）前端侧面的第一铰接链（24）与取样器（1）的内壁铰接；

在取样器（1）内壁设有供密封板（23）自由端摆动的凹槽（22）。

2.根据权利要求1所述的基于死空间压力换算的煤层瓦斯参数检测装置，其特征在于：所述伸缩杆（26）是电动伸缩杆。

3.根据权利要求1所述的基于死空间压力换算的煤层瓦斯参数检测装置，其特征在于：所述质量检测器（4）为高精度天平。

4.一种权利要求1至3任一项所述的基于死空间压力换算的煤层瓦斯参数检测装置的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

a、在适宜的试验地点，采用千米定向钻机实施超长定向钻孔，到达预定位置后继续钻进进入煤层，通过钻进参数的变化确保钻头仅揭露煤层表层；检测并记录步骤a中煤层表层的温度T；

b、在退出千米定向钻机的钻杆和钻头后，把取样器（1）装在钻杆的工作端；并把取样器（1）重新送到步骤a中煤层表层位置；

c、在取样器（1）中的密封板（23）和排气阀（211）完全密闭的情况下，继续对煤层钻深L米后；再通过伸缩杆（26）完全打开密封板（23），让煤样进入存芯室（2）后，再完全关闭密封板（23）；

d、对步骤c中完成取样的取样器（23），退出后检查取样器（23）的气密性；若存在漏气的情况，则把取样器（1）内部清理后，重新按照步骤b执行，直至取样器（23）不存在漏气；

e、通过模拟调节器（31）控制模拟室（3）内温度与步骤b中检测的参数一致；

f、在模拟室（3）中把密封性良好的取样器（1）单独放置在质量检测器（4）上，待稳定后，测得质量为；

把取样器（1）接入检测装置后，仅打开排气阀（211），待压力表（7）的读数稳定，测得压力为；

g、在步骤f的基础上，再打开第一气阀（81）和第三气阀（83），并启动抽真空装置，对煤样抽真空并保压不低于48小时后，关闭阀门排气阀（211）；

把取样装置（1）脱离检测装置，再次称量质量，进而算的瓦斯总质量；

h、再把取样装置（1）连接到检测装置，仅关闭第三阀门（83），通过交换气管（91）往取样器（1）内注入煤样不可吸附的已知气体直到质量检测器（4）的质量为；

再关闭第一气阀（81）、第二气阀（82），待压力表（7）稳定后，记录压力；通过查表对压力、温度为T时已知气体的密度，进而算的取样装置（1）中的死空间为；

i、让取样装置（1）脱离检测装置，打开排气阀（211），对煤样总量单独测质量为，进而得到瓦斯含量；

j、对煤样中小煤块加工成规则形状，利用密度体积法，得到煤样的总体积；

检测规则煤块的孔隙率，得到总孔隙率；

再结合步骤f中压力、步骤h中死空间，得到煤层瓦斯压力。

5.根据权利要求4所述的基于死空间压力换算的煤层瓦斯参数检测装置的施工方法，其特征在于：步骤h中所述已知气体为氦气。

6.根据权利要求4所述的基于死空间压力换算的煤层瓦斯参数检测装置的施工方法，其特征在于：步骤j中得到总体积步骤包括：

测量规则煤块体积和质量为，进而得到煤样密度；

在结合煤样的总质量，从而得到煤样的总体积。