[发明专利]一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验系统及实验方法

说明书

一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验系统及实验方法，氦气源通过减压阀Ⅰ连接三通接头Ⅰ的第一进口，瓦斯气源通过减压阀Ⅱ连接三通接头Ⅰ的第二进口，三通接头Ⅰ的出口连接三通接头Ⅱ的进口，三通接头Ⅱ的第一出口通过针阀Ⅰ接真空泵，三通接头Ⅱ的第二出口通过针阀Ⅱ接参比罐的进口，参比罐的出口通过针阀Ⅲ接三通接头Ⅲ的进口，三通接头Ⅲ的第一出口通过针阀Ⅳ连接气体解吸仪，三通接头Ⅲ的第二出口连接一体化吸附/解吸/破碎罐；参比罐的顶部连接压力传感器，压力传感器的数据通过数据线传输至数据采集仪；本发明可以模拟井下煤层瓦斯含量测定过程，进而准确标定煤层瓦斯含量测定的误差。

技术领域

本发明涉及一种误差标定系统及方法，具体是一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验系统及实验方法，属于煤层瓦斯基础参数测定技术领域。

背景技术

煤层瓦斯含量是煤与瓦斯突出防治、瓦斯抽采设计以及瓦斯涌出量预测等工程的基础参数，制约矿井瓦斯突出危险性预测的可靠性，且影响以瓦斯含量为基础制订的瓦斯抽采措施的有效性与经济性。GB/T 23250-2009《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》将直接法作为煤层瓦斯含量测定的标准方法，直接法测定煤层瓦斯含量包含四部分：损失量(Q₁)，解吸量(Q₂)，残余量(Q₃)，不可解吸量(Q_{不可解吸量})。损失量(Q₁)需要通过井下测定的瓦斯解吸曲线反演计算获得，解吸量(Q₂)和残余量(Q₃)可通过瓦斯解吸设备直接测量，不可解吸量(Q_{不可解吸量})需要根据煤样基础参数计算得到。虽然瓦斯含量测定方法制定有国家标准，但现有方法测定的煤层瓦斯含量的误差却没有方法标定，且煤矿井下现场地质构造复杂，测定过程中影响因素多，因而需要在实验室内模拟煤层钻孔取样测定瓦斯含量，标定出不同方法和模型测定的煤层瓦斯含量的误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够模拟煤层瓦斯含量测定的实验系统及实验方法，能够模拟井下测定煤层瓦斯含量时取样、煤样直接解吸、煤样粉碎解吸、瓦斯损失量反演计算等过程，进而准确标定煤层瓦斯含量测定的误差。

为了实现上述目的，本发明提供一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验系统，氦气源通过减压阀Ⅰ连接到三通接头Ⅰ的第一进口，瓦斯气源通过减压阀Ⅱ连接到三通接头Ⅰ的第二进口，三通接头Ⅰ的出口连接三通接头Ⅱ的进口，三通接头Ⅱ的第一出口通过针阀Ⅰ连接真空泵，三通接头Ⅱ的第二出口通过针阀Ⅱ连接参比罐的进口，参比罐的出口通过针阀Ⅲ连接三通接头Ⅲ的进口，三通接头Ⅲ的第一出口通过针阀Ⅳ连接气体解吸仪，三通接头Ⅲ的第二出口连接一体化吸附/解吸/破碎罐；参比罐的顶部连接有压力传感器，压力传感器的数据通过数据线传输至数据采集仪；参比罐、针阀Ⅲ、压力传感器、三通接头Ⅲ、一体化吸附/解吸/破碎罐均安设在可调温式恒温箱中。

一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验方法，包括以下步骤：

①将煤样粉碎后筛分选取所需粒径，置于真空干燥箱中，在60-80℃抽真空干燥24-48h；

②关闭针阀Ⅰ、针阀Ⅳ、减压阀Ⅱ，打开减压阀Ⅰ、针阀Ⅱ、针阀Ⅲ，向系统内充入氦气，数据采集仪采集压力传感器的压力数据，压力在6h后保持不变，则认为系统气密性良好；

③将干燥后的煤样称重并装入一体化吸附/解吸/破碎罐，设置可调温式恒温箱温度，使参比罐和一体化吸附/解吸/破碎罐的温度稳定；

④关闭减压阀Ⅰ，打开针阀Ⅰ，启动真空泵，在恒温条件下对一体化吸附/解吸/破碎罐内的煤样进行真空脱气大于等于12h，采集一组压力和温度，记为一体化吸附/解吸/破碎罐初始压力p₃、一体化吸附/解吸/破碎罐初始温度T₃；