[发明专利]一种煤吸附解吸过程中温度变化测量实验装置及方法

说明书

本发明属于煤矿瓦斯突出灾害防治领域，具体是一种煤吸附解吸过程中温度变化测量实验装置及方法。包括高压甲烷气瓶、高压氦气瓶、参考罐和样品罐，参考罐分别与高压甲烷气瓶、样品罐和真空泵连接，高压气瓶与参考罐之间的管路上设有减压阀和1号阀门，样品罐与参考罐之间设有2号阀门，真空泵与参考罐之间设有5号阀门和真空表，参考罐、样品罐和真空泵通过三通阀门连接，样品罐接三通阀门的进口，参考罐和真空泵接三通阀门的出口，参考罐上设有1号压力表，样品罐通过3号阀门与2号压力表连接，1号温度传感器、2号温度传感器、3号温度传感器和4号温度传感器与温度记录仪连接，温度记录仪将数据传至计算机。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯突出灾害防治领域，具体是一种煤吸附解吸过程中温度变化测量实验装置及方法。

背景技术

随着矿井不断向深部延伸，瓦斯突出灾害日趋严重。大量井下实际情况和瓦斯突出模拟实验证明，瓦斯突出前会发生温度变化。因此，很对学者提出将煤体温度变化作为瓦斯突出的预测指标。但目前对于煤体的温度变化规律以及瓦斯突出的机理尚未明确。

煤体中瓦斯气体赋存状态的变化即吸附和解吸对突出的形成有着重要的影响。因此在瓦斯突出的研究中，气体的吸附和解吸机理研究都是一个十分必要的基础课题。国内外学者一直很重视这方面的研究，也进行了大量的吸附解吸实验以及理论研究，并取得了很多成果。目前针对煤吸附解吸过程中的温度变化的研究，主要是基于多种实验条件下的等温吸附实验，并通过接触或非接触的方式来测量煤中气体吸附解吸过程中的温度变化，从而揭示煤与瓦斯突出机理。但是这些研究所用的实验装置在温度测试过程中，吸附罐内煤样受到外界恒温室环境温度的影响较大，导致温度值的测量误差大；而且由于注气和排气过程中气体压缩和膨胀作用的存在，会产生热效应，从而造成煤样温度发生变化。这些外界因素的存在，导致现有实验装置测得的温度值并非仅因气体吸附和解吸作用而引起的温度变化值，进而不能准确揭示煤吸附解吸过程中的温度变化规律。因此，需要设计一种能够准确测量煤吸附解吸过程中温度变化的实验装置，提出测量煤吸附解吸过程中温度变化规律的方法。

发明内容

本发明为了可以准确测量煤吸附解吸过程中的温度变化值，解决对吸附解吸机理的完善以及煤与瓦斯突出灾害的防治的问题，提供一种煤吸附解吸过程中温度变化测量实验装置及方法。

本发明采取以下技术方案：一种煤吸附解吸过程中温度变化测量实验装置，包括高压甲烷气瓶、高压氦气瓶、参考罐和样品罐，参考罐分别与高压甲烷气瓶、样品罐和真空泵连接，高压气瓶与参考罐之间的管路上设有减压阀和1号阀门，样品罐与参考罐之间设有2号阀门，真空泵与参考罐之间设有5号阀门和真空表，参考罐、样品罐和真空泵通过三通阀门连接，样品罐接三通阀门的进口，参考罐和真空泵接三通阀门的出口，参考罐上设有1号压力表，样品罐通过3号阀门与2号压力表连接，1号温度传感器、2号温度传感器、3号温度传感器和4号温度传感器与温度记录仪连接，温度记录仪将数据传至计算机。

进一步的，3号温度传感器贴在参考罐外侧壁中间位置；所述的 4号传感器贴在样品罐外侧壁中间位置；所述的样品罐顶部中心两侧等距安装两个卡套直通接头，1号温度传感器和2号温度传感器穿过卡套直通接头，分别测量样品罐内样品上部和下部的温度，使用RTV 硅橡胶和环氧树脂AB胶密封卡套直通接头。

进一步的，参考罐和样品罐由外保温层包裹。

进一步的，样品罐内壁贴有内部保温层。

进一步的，外部保温层为锡纸胶带包覆气凝胶毡，内部保温层为气凝胶毡。

一种煤吸附解吸过程中温度变化测量实验装置的实验方法，包括以下步骤，

S100～制备相同粒径的煤样和花岗岩样，烘干备用，并测量计算出煤样的密度为ρ_m，花岗岩样的密度为ρ_h，参考罐的体积为V_c；