[發明專利]一種模擬瓦斯在不同粒徑大小煤樣中運移的裝置及方法

有效

• 申請號: 201710617995.X
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107478559B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 姜海納;郝曉燕;陳晨;徐樂華;馮國瑞;胡勝勇;李振;高強;崔家慶;宋誠
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N1/28
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種模擬瓦斯在不同粒徑大小煤樣中運移的裝置及方法。該裝置包括瓦斯氣缸、空氣氣缸、第一煤樣罐和第二煤樣罐，所述瓦斯氣缸、空氣氣缸、第一煤樣罐和第二煤樣罐分別與真空泵連接，連接管路上設有流量計和閥門，連接管路為真空高壓管；所述瓦斯氣缸、空氣氣缸、第一煤樣罐和第二煤樣罐位于溫度為25℃~30℃的恒溫缸中。該裝置能夠模擬瓦斯在相同煤體、不同破碎程度中的運移情況；根據煤的破碎程度不同而改變瓦斯在煤樣罐中的壓強，來測定瓦斯在不同粒徑煤樣中的流量及運移速度，得出瓦斯在不同粒徑大小的煤樣中運移規律。本發明清楚的觀察并記錄到模擬實驗中瓦斯的運移速度，為比較瓦斯在不用破碎程度煤樣中運移情況提供理論依據。

技術領域

本發明屬于煤礦瓦斯檢測技術領域，涉及一種模擬瓦斯在不同粒徑大小煤樣中運移的裝置及方法。

背景技術

煤與瓦斯突出是在地應力、瓦斯壓力以及煤的物理力學性質共同作用下的結果。其中煤的粒徑屬于煤的物理力學性質范疇，采煤過程中，煤與瓦斯突出是煤礦井下最嚴重的自然災害，研究治理煤與瓦斯突出對于煤礦安全生產具有重要作用。而吸附解吸是煤層瓦斯最基本的運移模式之一，了解煤的吸附解吸規律對我國煤礦瓦斯災害防治具有重要意義。

初始釋放瓦斯膨脹能指標被認為能綜合反映地應力、瓦斯壓力和煤體強度對煤與瓦斯突出的效果。而對于煤的粒徑如何影響初始釋放瓦斯膨脹能，并最終影響煤層的突出危險性，國內外尚未有人對此進行研究。因此，該項研究有助于人們解釋破碎至不同程度的煤體的突出危險性及其變化規律。

因此，需要一種實驗裝置，能夠模擬瓦斯在相同煤體、不同破碎程度中的運移情況。

發明內容

本發明旨在提供一種模擬瓦斯在不同粒徑大小煤樣中運移的裝置及方法，提供一種瓦斯在不同粒徑大小的煤樣中運移規律。通過模擬試驗，清楚的觀察并記錄到模擬實驗中瓦斯的運移速度，為比較瓦斯在不同破碎程度煤樣中運移情況提供理論依據。

本發明提供了一種模擬瓦斯在不同粒徑大小煤樣中運移的裝置，包括瓦斯氣缸、空氣氣缸、第一煤樣罐和第二煤樣罐，兩個煤樣罐并列設置，所述瓦斯氣缸、空氣氣缸、第一煤樣罐和第二煤樣罐分別與真空泵連接，連接管路上設有流量計和閥門，在空氣氣缸和第一煤樣罐之間安裝第一流量計，通往第一煤樣罐的支路上安裝第二流量計，通往第二煤樣罐的支路上安裝第三流量計，所述連接管路為真空高壓管；所述瓦斯氣缸、空氣氣缸、第一煤樣罐和第二煤樣罐位于溫度為25℃～30℃的恒溫缸中。

本發明提供了一種模擬瓦斯在不同粒徑大小煤樣中運移的方法，根據煤的破碎程度不同而改變瓦斯在煤樣罐中的壓強，來測定瓦斯在不同粒徑煤樣中的流量及運移速度，得出瓦斯在不同粒徑大小的煤樣中運移規律。

上述模擬瓦斯在不同粒徑大小煤樣中運移的方法，包括如下步驟：

(1)制作煤樣：

得到粒徑分別為0.20～0.25mm和1.00～1.30mm的煤樣1和煤樣2。通過鄂式破碎機，篩分機和二分器等工具，將初始煤樣破碎，篩選出符合要求的粒徑的煤樣。

(2)第一次抽真空：

稱取相同質量的不同粒徑范圍的煤樣，分別裝入煤樣罐中，并標記為第一煤樣罐和第二煤樣罐，啟動真空泵抽真空；通過讀取真空表讀數，待達到試驗要求的真空度(本實驗要求的真空度為5410～20Pa。真空度是指處于真空狀態下的氣體稀薄程度。從真空泵所讀得的數值稱真空度，計算方法為：真空度＝大氣壓強-絕對壓強)后，關閉真空泵；

(3)測定死空間：

根據氦氣不吸附瓦斯或者少量吸附瓦斯的特性，用氦氣進行游離瓦斯空間的測定，得到第一煤樣罐和第二煤樣罐的游離瓦斯空間，分別記為V₁-V₀，V₂-V₀(V₀代表“氦氣進入密閉量筒后的初始狀態體積”)；