[發(fā)明專利]一種瓦斯抽采與煤自燃耦合致災實驗模擬裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611019706.8
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106770897B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 楊勝強;湯宗情;許芹;劉俊;鐘演;劉輝;周步壯;卜誠亞;連瑞鋒;信亞男
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張耀文

本發(fā)明公開了一種煤礦井下瓦斯抽采與煤自燃耦合致災實驗模擬裝置及方法，包括耐壓絕熱密封罐、抽氣注氣裝置和監(jiān)測監(jiān)控裝置；所述抽氣注氣裝置包括真空抽氣泵和恒壓注氣裝置，所述恒壓注氣裝置包括帶壓力表的注氣瓶、減壓閥、隔爆洗氣箱、氣體干燥箱、恒溫加熱箱、穩(wěn)壓閥、壓力表、流量計和兩個氣體開關閥；所述監(jiān)測監(jiān)控裝置包括多個溫度傳感器、溫度分析儀和氣相色譜儀；所述耐壓絕熱密封罐內(nèi)設置有煤樣，所述抽氣注氣裝置通過h形鋼管將真空抽氣泵和恒壓注氣裝置分別與耐壓絕熱密封罐內(nèi)的煤樣連接；所述監(jiān)測監(jiān)控裝置與耐壓絕熱密封罐連接。本發(fā)明可以真實準確地模擬煤礦井下瓦斯抽采過程中瓦斯抽采與煤自燃耦合致災過程。

技術領域

本發(fā)明涉及一種瓦斯抽采與煤自燃耦合致災實驗模擬裝置，特別是一種煤礦井下瓦斯抽采與煤自燃耦合致災實驗模擬裝置及方法。

背景技術

瓦斯是我國煤礦事故頻發(fā)且嚴重的主要原因，隨著煤礦采深和單井產(chǎn)量的增加，瓦斯涌出量越來越大，瓦斯突出和瓦斯爆炸愈來愈成為制約煤礦安全高效生產(chǎn)的最重要難題。目前，瓦斯抽采是解決瓦斯災害最為有效的措施之一。而在瓦斯抽采的過程中，隨著鉆孔漏氣量的增加和煤層瓦斯壓力的降低，具有自燃傾向性的煤層自燃風險逐步升高。當瓦斯鉆孔周圍破碎煤體積聚足夠熱量且氧氣濃度適宜時，煤體便開始燃燒，不但浪費地下煤炭資源，而且影響煤礦生產(chǎn)和安全。在煤體低溫氧化的過程中煤體內(nèi)部孔隙結構發(fā)生變化，局部煤體結構強度降低，同時煤體對瓦斯吸附能力降低，瓦斯解吸量增大，導致局部瓦斯壓力升高，進而引發(fā)局部瓦斯突出事故，尤其是瓦斯抽放鉆孔周圍的瓦斯突出事故。

目前高校和研究所對瓦斯抽采與煤自燃耦合致災機理的研究較少，成套的實驗裝置還不完善。理論分析和數(shù)值模擬分析存在很多理想性的假設，與井下煤層實際賦存狀態(tài)差異太大；而直接去煤礦井下做實驗不僅成本巨大，危險性高，并且每個煤礦瓦斯壓力、煤質、應力狀態(tài)也是單一的，偶然性概率太大。因此，為了更加深入探究瓦斯抽采與煤自燃耦合致災機理和影響因素，設計一種煤礦井下瓦斯抽采與煤自燃耦合致災過程模擬裝置，并開展相應的模擬實驗就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術中存在的技術不足，本發(fā)明提供一種煤礦井下瓦斯抽采與煤自燃耦合致災過程模擬裝置及方法，真實模擬煤礦井下瓦斯抽采與煤自燃耦合致災過程。

技術方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種瓦斯抽采與煤自燃耦合致災實驗模擬裝置，包括耐壓絕熱密封罐、抽氣注氣裝置和監(jiān)測監(jiān)控裝置；

所述耐壓絕熱密封罐包括通過螺栓密封連接的隔熱密封蓋和真空保溫腔體，所述隔熱密封蓋中部焊接兩個鋼質氣管，其中第一鋼質氣管與第三壓力表連接，第二鋼質氣管與監(jiān)測監(jiān)控裝置連接；所述監(jiān)測監(jiān)控裝置自靠近第二鋼質氣管開始由順序連接的第五氣體開關閥、第二穩(wěn)壓閥、第二壓力表、第二流量計、氣相色譜儀和第二隔爆洗氣箱組成；

所述真空保溫腔體內(nèi)側底部放置一個鋼質鏤空支架，于鋼質鏤空支架下方的真空保溫腔體側面焊接第三鋼質氣管，所述第三鋼質氣管順序連接第四氣體開關閥和抽氣注氣裝置；所述抽氣注氣裝置包括前端連接有第三氣體開關閥的真空抽氣泵和恒壓注氣裝置，所述恒壓注氣裝置自靠近第四氣體開關閥開始包括順序連接的第二氣體開關閥、第一流量計、第一壓力表、第一穩(wěn)壓閥、恒溫加熱箱、氣體干燥箱、第一隔爆洗氣箱、減壓閥、第一氣體開關閥和帶壓力表的注氣瓶，所述帶壓力表的注氣瓶內(nèi)預先灌有實驗要求濃度的瓦斯氣體；

所述真空保溫腔體內(nèi)側于鋼質鏤空支架上方、且與第三鋼質氣管相對的側面上自上而下預制若干個傳感器鉆孔，傳感器鉆孔內(nèi)壁預制螺紋，與帶孔鋼質密封塞螺旋對接，每個帶孔鋼質密封塞的孔內(nèi)穿過一根硬質導線，硬質導線于耐壓絕熱密封罐內(nèi)部一一對應的連接預設于耐壓絕熱密封罐內(nèi)部的溫度傳感器，硬質導線于耐壓絕熱密封罐外部連接軟質導線，軟質導線另一端連接溫度分析儀。

進一步的，所述第四氣體開關閥、第三氣體開關閥和第二氣體開關閥之間的鋼管連接呈h形。