[发明专利]一种煤样瓦斯逸散损失量测定的实验系统和实验方法

权利要求书

1.一种煤样瓦斯逸散损失量测定的实验系统，其特征是：包括煤样吸附/解吸装置、温度压力控制系统和量测及数据处理单元；

所述煤样吸附/解吸装置用于模拟煤样吸附甲烷的初始状态，并在解除围压下实施煤样解吸甲烷；

所述温度压力控制系统控制煤样吸附甲烷的温度和围压条件；

所述量测及数据处理单元首先测量排出的解吸气体的体积大小，传输至数据处理单元记录并保存，数据处理单元进行瓦斯逸散损失量的数据拟合分析。

2.根据权利要求1所述的实验系统，其特征是：所述煤样吸附/解吸装置包括有恒温水箱(3)、参考罐(4)、煤样罐(5)、煤样罐控制阀(7)、甲烷气瓶及甲烷减压阀(1)、甲烷进气阀(2)和氦气H_e供气装置及氦气减压阀(17)；恒温水箱(3)内放置有参考罐(4)和煤样罐(5)，参考罐(4)管口接有通气管，通气管设有第一支管经煤样罐控制阀(7)连接煤样罐(5)；通气管设有第二支管经甲烷进气阀(2)和甲烷减压阀(1)连接甲烷气瓶；通气管前端装有集气筒，集气筒的三端口对应连接有参考罐(4)、氦气供气装置(17)和解吸集气装置(9)，与参考罐连接的集气筒一端装设参考罐开关阀(11)，与氦气供气装置连接的集气筒一端装设氦气进气阀(13)，与解吸集气装置连接的集气筒一端装设集气阀(12)。

3.根据权利要求2所述的实验系统，其特征是：所述煤样罐(5)包括罐体(51)和罐盖(52)，罐盖(52)封盖在罐体(51)顶口；在罐体(51)内腔置入压力胶囊(53)，压力胶囊(53)与罐体(51)内壁的夹层中装有加热电阻(54)，罐体(51)顶部为平肩凸嘴型，罐体的平肩部位开有压力气管接入口和加热电阻引线口，罐体(51)凸嘴与罐盖的铆合槽(521)配合盖封；在罐盖的铆合槽(521)内圈中开有通气管接口、温度传感器接口、压力传感器接口和真空泵接口，在罐盖的铆合槽(521)外圈开有压力气泵接口和加热电阻引线接口。

4.根据权利要求2或3所述的实验系统，其特征是：所述温度压力控制系统包括有煤样罐(5)、压力气泵(6)、真空泵(18)和煤样温控器(16)，煤样罐(5)通过围压压力表及控制阀(14)连接压力气泵(6)；煤样罐(5)通过真空泵阀(8)连接真空泵(18)；煤样温控器(16)控制煤样罐(5)内煤样的加热温度。

5.根据权利要求4所述的实验系统，其特征是：所述量测及数据处理单元包括有解吸集气装置(9)、数据处理单元(10)、煤样罐压力传感器(15)和参考罐压力传感器(19)；解吸集气装置(9)通过集气阀(12)接入集气筒连通通气管，解吸集气装置(9)通过数据线连接数据处理单元(10)，连接数据处理单元(10)的还有监测煤样罐(5)内甲烷压力的传感器(15)和测量参考罐(4)内气体压力的传感器(19)。

6.一种煤样瓦斯逸散损失量测定的实验方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、将煤样置入煤样罐中，利用煤样温控器将煤样温度控制为第一温度T1℃，用压力气泵向煤样罐的压力胶囊中冲入气体，直至达到第一围压P1 MPa；

步骤2、检测实验管路的气密性，参考罐与煤样罐连通，向两罐内充入氦气，稳定后关闭阀门，参考罐压力保持恒定不变一段时间，视为气密性良好；对实验管路进行抽真空，并保持一段时间；

步骤3、向参考罐内注入甲烷至规定压力，然后打开煤样罐控制阀、关闭甲烷进气阀，两罐甲烷压力达到预定压力值并开始吸附；

步骤4、吸附平衡后取下真空泵，打开真空泵阀作为放气口，将煤样暴露在空气中，暴露规定时间后关闭真空泵阀；调节数据处理单元进行数据采集，打开参考罐开关阀和集气阀，由解吸集气装置进行解吸集气，根据实验规程采集解吸数据；

步骤5、对已装入煤样罐的煤样重复步骤1～4，将步骤1中的温度和围压按测试顺序改变为第n温度和第n围压，完成不同围压、不同温度，在相同暴露时间下的解吸测试；

步骤6、数据分析，用MATLAB软件进行数据拟合分析。

7.根据权利要求6所述的实验方法，其特征是：参考罐内注入甲烷压力为0.7Mpa；煤样暴露时间为1min。