[發明專利]含瓦斯原煤高壓水侵孔隙結構含水量測試系統及方法

有效

• 申請號: 201611243405.3
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106771048B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 劉震;程衛民;楊赫;王剛;辛林;倪冠華
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;G01N35/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

1.一種含瓦斯原煤高壓水侵孔隙結構含水量測試系統，其特征在于：包括充水增壓罐、高壓注水試驗罐、注水活塞油缸、注水泵、水池、電液伺服控制動力泵、真空泵、甲烷瓶和計算機；充水增壓罐的上方開設有第一排氣口，充水增壓罐開設有增壓進水口、增壓出水口和微量進水口，第一排氣口和增壓進水口上設置有閥門；高壓注水試驗罐的上方開設有第二排氣口，高壓注水試驗罐開設有注水口和抽注氣口，高壓注水試驗罐上設置有壓力傳感器，第二排氣口、注水口和抽注氣口上設置有閥門；注水活塞油缸中設置有活塞，活塞將注水活塞油缸內隔成油腔和水腔，油腔處開設有供油口，水腔處開設有出水口，活塞連接有活塞桿，活塞桿上設置有位移傳感器；充水增壓罐的增壓進水口經管路連接注水泵，注水泵經管路連接水池，充水增壓罐的增壓出水口經管路連接高壓注水試驗罐的注水口，電液伺服控制動力泵經管路連接注水活塞油缸的供油口，注水活塞油缸的出水口經管路連接充水增壓罐的微量進水口，真空泵、甲烷瓶經管路連接高壓注水試驗罐的抽注氣口，真空泵與高壓注水試驗罐之間的管路上設置有閥門，甲烷瓶與高壓注水試驗罐之間的管路上設置有壓力閥，計算機經數據收集模塊信號連接位移傳感器和壓力傳感器；所述的含瓦斯原煤高壓水侵孔隙結構含水量測試系統中高壓注水試驗罐設置有多個，并且容積均不相同；高壓注水試驗罐、充水增壓罐、注水活塞油缸以及電液伺服控制動力泵的數量相同。

2.根據權利要求1所述的含瓦斯原煤高壓水侵孔隙結構含水量測試系統，其特征在于：注水活塞油缸的內徑比電液伺服控制動力泵的內徑小。

3.根據權利要求1所述的含瓦斯原煤高壓水侵孔隙結構含水量測試系統，其特征在于：高壓注水試驗罐包括缸體和可與缸體密封連接的頂蓋，缸體開設注水口和抽注氣口，缸體上設置壓力傳感器，頂蓋上開設第二排氣口。

4.根據權利要求3所述的含瓦斯原煤高壓水侵孔隙結構含水量測試系統，其特征在于：頂蓋經法蘭密封連接缸體。

5.根據權利要求1所述的含瓦斯原煤高壓水侵孔隙結構含水量測試系統，其特征在于：注水活塞油缸中的活塞上設置有活塞密封圈。

6.一種含瓦斯原煤高壓水侵孔隙結構含水量測試方法，應用權利要求1至5任一項所述的含瓦斯原煤高壓水侵孔隙結構含水量測試系統，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、按照測試要求制作煤樣，稱取適量煤樣于高壓注水試驗罐中；

步驟二、關閉高壓注水試驗罐注水口上的閥門，開啟充水增壓罐增壓進水口上的閥門和第一排氣口上的閥門，開啟注水泵，注水泵以恒壓注滿充水增壓罐后關閉第一排氣口上的閥門，注水泵繼續注水至注水活塞油缸內達到設定高度；

步驟三、真空泵對高壓注水試驗罐抽真空，甲烷瓶向高壓注水試驗罐注入設定壓力的甲烷使煤樣中甲烷吸附平衡，計算機經壓力傳感器采集壓力量數據，關閉抽注氣口上的閥門，開啟高壓注水試驗罐注水口上的閥門，注入泵注水至充滿高壓注水試驗罐；

步驟四、關閉注水泵和充水增壓罐增壓進水口上的閥門，開啟電液伺服控制動力泵，電液伺服控制動力泵經注水活塞油缸向高壓注水試驗罐中升壓注水，計算機分別經位移傳感器和壓力傳感器采集位移量數據和壓力量數據；

步驟五、經位移量數據和壓力量數據及誤差分析，獲得單位質量含瓦斯原煤高壓水侵狀態下孔隙結構的水分增量與注水壓力間的量化關系。

7.根據權利要求6所述的含瓦斯原煤高壓水侵孔隙結構含水量測試方法，其特征在于：步驟四中，注水活塞油缸向高壓注水試驗罐中以間隔固定壓力值遞增升壓注水，在每一次遞增升壓后均保持固定的時間。

8.根據權利要求7所述的含瓦斯原煤高壓水侵孔隙結構含水量測試方法，其特征在于：步驟四中，注水活塞油缸向高壓注水試驗罐中以間隔2MPa遞增升壓注水，在每一次遞增升壓2MPa后均保持2小時。