[發(fā)明專利]利用示蹤氣體測(cè)試煤體滲透率的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710344692.5
• 申請(qǐng)日: 2017-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN106932328B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高明忠;李安強(qiáng);張茹;王英偉;王玉杰;賈哲強(qiáng);汪文勇;劉強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

利用示蹤氣體測(cè)試煤體滲透率的系統(tǒng)及方法，屬于煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域，以克服現(xiàn)有技術(shù)不能真實(shí)的反應(yīng)深部煤體在原始狀態(tài)下滲透特性的缺點(diǎn)。包括注氣、注氣觀測(cè)及滲透觀測(cè)管路，注氣管路包括依次連接的篩孔管、連通管及三通管，該三通管與儲(chǔ)存有示蹤氣體的氣瓶間接相連；注氣觀測(cè)管路包括依次連接的篩孔管、連通管及濃度檢測(cè)儀；滲透觀測(cè)管路包括依次連接的篩孔管、連通管及三通管，三通管的另外兩端分別連接有壓力表與濃度檢測(cè)儀；濃度檢測(cè)儀分別與主機(jī)相連；通過注氣管路注入示蹤氣體，利用注氣觀測(cè)管路對(duì)注氣管路的篩孔管所在的孔中氣體含量觀測(cè)，并利用滲透觀測(cè)管路觀測(cè)滲透的氣體；適用于測(cè)試煤體中氣體滲透率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測(cè)試煤體滲透率的系統(tǒng)及方法，具體是一種利用示蹤氣體測(cè)試煤體滲透率的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

煤炭是我國(guó)的主體能源，煤礦產(chǎn)業(yè)也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中其他相關(guān)企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，在我國(guó)一直都有著重要的地位。近10年來，隨著資源利用的加劇，地球淺部資源日益減少，資源開采逐漸向深部拓展，國(guó)內(nèi)外礦山逐步進(jìn)入深部資源開采狀態(tài)。然而，我國(guó)煤礦地質(zhì)條件極其復(fù)雜，隨著煤礦開采深度逐漸增大，深部煤層開采具有高應(yīng)力、高井溫、高井深、瓦斯含量高、滲透性低、煤礦變化梯度大等特點(diǎn)，且隨著深度的增加，瓦斯突出、冒頂?shù)戎靥卮笫鹿实母怕室仓饾u增大，煤礦安全問題引起了人們的廣泛關(guān)注。瓦斯作為煤的伴生礦產(chǎn)資源，以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中，而煤體作為一種多孔介質(zhì)，具有一定的滲透性，即一定顆粒的流體可以向煤體內(nèi)滲透，甚至從煤體內(nèi)流過、傳遞到下一種介質(zhì)中。在巷道掘進(jìn)和煤層開采過程中會(huì)使賦存于煤體的瓦斯發(fā)生運(yùn)移，當(dāng)瓦斯含量過高時(shí)，可能發(fā)生瓦斯突出、瓦斯爆炸等災(zāi)害事故。因此，為了避免瓦斯含量過高而發(fā)生災(zāi)害事故，有必要在工程實(shí)踐中測(cè)試煤層瓦斯?jié)B透率，探究深部煤體瓦斯賦存特征及瓦斯的運(yùn)移規(guī)律，為瓦斯治理和為瓦斯抽采提供依據(jù)。

影響煤體滲透特性的因素有多種，主要包括煤體的孔隙率、密度、孔徑結(jié)構(gòu)、彈性模量、體積模量等。對(duì)于某種固定流體在煤體內(nèi)的滲透率來說，其影響因素除了煤體自身的因素還包括流體的動(dòng)力粘滯系數(shù)、密度等參數(shù)，同時(shí)煤巖體的地質(zhì)構(gòu)造、自重應(yīng)力和煤層開采等都對(duì)煤巖體滲透率產(chǎn)生影響。目前主要通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬方法對(duì)煤體滲透率進(jìn)行研究，其不能真實(shí)的反應(yīng)深部煤體在原始狀態(tài)下的滲透特性。因此，亟需一種能夠在原始狀態(tài)下測(cè)試煤體滲透率的系統(tǒng)與方法，為煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)過程中涉及的瓦斯治理與瓦斯抽采提供依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了測(cè)試深部煤體在原始狀態(tài)下的滲透率，提供一種利用示蹤氣體測(cè)試煤體滲透率的系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種利用示蹤氣體測(cè)試煤體滲透率的系統(tǒng)，包括注氣管路、注氣觀測(cè)管路及若干條滲透觀測(cè)管路，還包括孔內(nèi)管道，孔內(nèi)管道包括篩孔管和若干根依次連接的連通管，篩孔管與第一根連通管相連，最后一根連通管的末端為孔內(nèi)管道的連接口，孔內(nèi)管道的數(shù)目與注氣管路、注氣觀測(cè)管路及滲透觀測(cè)管路三條管路的數(shù)目之和相同，注氣管路包括孔內(nèi)管道，該孔內(nèi)管道的連接口與注氣三通管相連，注氣三通管的另外兩端分別連接有注氣壓力表與通氣管，通氣管的另一端與儲(chǔ)存有示蹤氣體的氣瓶相連，通氣管上設(shè)置有控制示蹤氣體流量的閥門；注氣觀測(cè)管路包括孔內(nèi)管道，該孔內(nèi)管道的連接口與注氣觀測(cè)濃度檢測(cè)儀相連接；滲透觀測(cè)管路包括孔內(nèi)管道，該孔內(nèi)管道的連接口與滲透觀測(cè)三通管相連，滲透觀測(cè)三通管的另外兩端分別連接有滲透觀測(cè)壓力表與滲透觀測(cè)濃度檢測(cè)儀；注氣觀測(cè)濃度檢測(cè)儀與滲透觀測(cè)濃度檢測(cè)儀分別與主機(jī)相連，用于將測(cè)得的濃度數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)，主機(jī)又與計(jì)算機(jī)相連，用于將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)使得計(jì)算機(jī)計(jì)算氣體滲透率，主機(jī)為多通道主機(jī)，通道的數(shù)目與濃度檢測(cè)儀的數(shù)目一一對(duì)應(yīng)；通過注氣管路注入示蹤氣體，利用注氣觀測(cè)管路對(duì)注氣管路的孔內(nèi)管道所在的孔中示蹤氣體含量觀測(cè)，并利用滲透觀測(cè)管路觀測(cè)滲透的示蹤氣體。

具體的，各個(gè)管路的孔內(nèi)管道相互平行設(shè)置，且各孔內(nèi)管道在豎直或水平方向的投影相重疊；滲透觀測(cè)管路的孔內(nèi)管道是以注氣管路的孔內(nèi)管道為圓心布置于注氣管路周圍，滲透觀測(cè)管路的孔內(nèi)管道到注氣管路的孔內(nèi)管道的距離為1～3m。