[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

说明书

本发明公开了一种煤样瓦斯逸散损失量测定的实验系统和实验方法，实验系统包括用于模拟煤样吸附甲烷的初始状态、实施煤样解吸甲烷的煤样吸附/解吸装置；控制煤样吸附的温度和围压条件的温度压力控制系统；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和处理的温度压力控制系统。实验方法包括1、将煤样温度控制为设定温度、将煤样罐的压力胶囊冲入气体压力达到设定围压；2、气密性检测、抽真空，3、罐内压力达到预定压力值并开始吸附；4、数据读取；5、改变温度和围压重复步骤1‑4；6、数据拟合分析。本发明的技术效果是：能够模拟井下煤层原始地应力和温度条件，提高了瓦斯逸散损失量的拟合精度。

技术领域

本发明属于煤碳开采技术领域，具体涉及一种煤层瓦斯解吸量测定的实验系统及实验方法。

背景技术

我国煤矿进入深部开采后，工作面瓦斯涌出和煤与瓦斯突出事故日趋严重。而准确测量煤层瓦斯含量则能为瓦斯灾害防治提供重要的依据。

煤层瓦斯含量直接测定法中瓦斯含量由五部分组成：煤样瓦斯逸散损失量Q₀、井下解吸瓦斯量Q₁、煤样粉碎前解吸瓦斯量Q₂、煤样粉碎后解吸瓦斯量Q₃和大气压下不可解吸瓦斯量Q₄。煤样瓦斯逸散损失量Q₀为煤体暴露至装入煤样罐损失的解吸瓦斯量。

煤样瓦斯逸散损失量Q₀一般利用测定煤样初始解吸速度和损失时间，使用瓦斯解吸速度模型推算得到，即使用法拟合得到取样过程中瓦斯的逸散损失量，而随着煤炭开采进入深部，地压和地温的改变，导致函数的拟合精度降低。

要做好煤矿灾害防治工作，用直接法测定瓦斯含量，必须提高深部开采条件下的瓦斯逸散量的拟合精度，从而提高瓦斯含量的预测精度，获取可靠的防控数据。

发明内容

针对现有直接法测定瓦斯含量存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种煤样瓦斯逸散损失量测定的实验系统，它能模拟井下煤层原始地应力和温度条件，提高瓦斯逸散损失量的拟合精度。本发明还提供一种煤样瓦斯逸散损失量测定的实验方法。

本发明提供的一种煤样瓦斯逸散损失量测定的实验系统，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；

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。

所述煤样吸附/解吸装置包括有恒温水箱、参考罐、煤样罐、煤样罐控制阀、甲烷气瓶及甲烷减压阀、甲烷进气阀、氦气H_e供气装置及减压阀；恒温水箱内放置有参考罐和煤样罐，参考罐管口接有通气管，通气管设有第一支管经煤样罐控制阀连接煤样罐；通气管设有第二支管经甲烷进气阀和甲烷减压阀连接甲烷气瓶；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、氦气供气装置和解吸集气装置，与参考罐连接的集气筒一端装设参考罐开关阀，与氦气供气装置连接的集气筒一端装设氦气进气阀，与解吸集气装置连接的集气筒一端装设集气阀。

所述温度压力控制系统包括有煤样罐、压力气泵、真空泵和煤样温控器，煤样罐通过围压控制阀及气压力表连接压力气泵；煤样罐通过真空泵阀连接真空泵；煤样温控器控制煤样罐内煤样的加热温度。

所述量测及数据处理单元包括有解吸集气装置、数据处理单元、煤样罐压力传感器和参考罐压力传感器；解吸集气装置通过集气阀接入集气筒连通通气管，解吸集气装置通过数据线连接数据处理单元，连接数据处理单元还接有监测煤样罐内甲烷压力的传感器和测量参考罐内气体压力的传感器。