[发明专利]用于煤岩受载破裂过程吸附/解吸瓦斯量的测定装置及方法

摘要

一种煤岩受载破裂过程吸附/解吸瓦斯量测定装置和方法，其装置包括由上端件、中间件、下端件、传力压头构成的恒容加载系统，由气瓶、真空泵和定量瓶构成的注气系统，由水箱、加热线和温控仪构成的恒温控制系统和由数据记录仪、声发射采集仪、防水绝对式压力传感器、声发射探头和位移计构成的数据实时采集系统。该装置可真实模拟地下含瓦斯煤在原游离瓦斯环境下受载破坏吸附/解吸瓦斯情况；补容室与加载装置成一体，结构简单密封性好；加载室容积减小与补容室容积增大同步进行，确保恒容加载；用限位螺母实现加载过程位移逐级限位，避免试件失稳导致加载轴突然下降使试件破裂过程失控；通过注气系统可精确地测出试件初始瓦斯吸附量及受载破裂过程吸附/解吸瓦斯量。

主权项

1.煤岩受载破裂过程吸附/解吸瓦斯量测定装置，包括：恒容加载系统、注气系统、恒温控制系统和数据实时采集系统；其特征在于：所述恒容加载系统包括上端件(38)、中间件(39)、下端件(47)和传力压头(35)；上端件、中间件和下端件分别通过螺栓B(36)和螺栓C(41)相互固定连接成一体，上端件和中间件套接，通过密封圈D(37)密封，中间件和下端件通过密封圈A(22)密封形成加载室(20)，加载室的下部有进气口(18)，加载室的上部安装航插(43)，加载室底部中心处有嵌入下端件开设的定位凹槽(46)中的试件定位垫片(45)；所述中间件的上部内孔直径大于上端件的内孔直径，下部内孔直径与上端件内孔直径相同；所述传力压头置于上端件和中间件的内孔中，传力压头的上部与上端件的内孔孔壁密封滑动连接；传力压头的中部直径大于上部直径，与中间件的上部内孔孔壁密封滑动连接；传力压头的下部与中间件的下部内孔孔壁密封滑动连接；在传力压头中部的上部形成环形补容室(28)，补容室的横截面面积与传力压头伸入加载室部分的横截面面积相同，补容室通过纵向开设在中间件一侧侧壁中的通气道(23)与所述加载室连通，由补容室、通气道和加载室共同构成恒容系统；在传力压头中部的下部有传力压头行程空间(24)，传力压头行程空间通过横向开设在中间件另一侧侧壁中的排气孔(40)与大气相通；所述传力压头的上端有与其固定连接的控板(32)；在所述上端件的上端有与上端件螺纹连接的限位螺母(34)，在控板按位移向下加载过程中，通过手动旋转限位螺母在上端件螺纹上的升降可对控板加载位移进行逐级限位；所述注气系统包括气瓶(1)、真空泵(8)和定量瓶(7)；气瓶通过管线、针型阀A(2)和针型阀B(10)与三通阀A(12)的一端相接，真空泵通过管线和针型阀C(11)与三通阀A的另一端相接，三通阀A的第三端通过管线与三通阀B的一端相接，三通阀B的另一端通过管线和针型阀D(14)与定量瓶相接，三通阀B的第三端通过管线与三通阀C(19)的一端相接，三通阀C的另一端通过管线和针型阀E(16)与所述加载室下部的进气口(18)相接；从而构成可由真空泵分别对气瓶和恒容系统抽真空、由气瓶向定量瓶充瓦斯气体和定量瓶向恒容系统注入瓦斯的注气系统；所述恒温控制系统包括水箱(4)、加热线(6)和温控仪(5)；加热线沿水箱的内壁均匀布置，上端与温控仪相接；水箱底部有分别放置所述定量注气系统的定量瓶和恒容加载系统的下端件的中空底座A(15)和中空底座B(17)；所述数据实时采集系统包括数据记录仪(9)、声发射采集仪(33)、防水绝对式压力传感器(26)、声发射探头(44)和位移计(30)；数据记录仪通过导线分别与防水绝对式压力传感器和位移计相接；防水绝对式压力传感器通过管线与所述三通阀C的第三端相接；位移计下端置于安装在上端件侧部上端的位移计卡槽(25)中，位移计上端与所述控板相接触；声发射采集仪通过导线和安装在加载室上部的航插(43)与声发射探头相接，声发射探头粘结在煤岩试件(21)的侧面上。