[實用新型]利用示蹤氣體測試煤體滲透率的系統

有效

• 申請號: 201720541652.5
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN206772775U
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 李安強;張茹;高明忠;王滿;王玉杰;賈哲強;汪文勇;劉強
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本實用新型屬于煤礦安全技術領域，涉及一種測試煤體滲透率的系統，具體是一種利用示蹤氣體測試煤體滲透率的系統。

背景技術

煤炭是我國的主體能源，煤礦產業也是我國經濟發展中其他相關企業發展的基礎，在我國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，國內外礦山逐步進入深部資源開采狀態。然而，我國煤礦地質條件極其復雜，隨著煤礦開采深度逐漸增大，深部煤層開采具有高應力、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，且隨著深度的增加，瓦斯突出、冒頂等重特大事故的概率也逐漸增大，煤礦安全問題引起了人們的廣泛關注。瓦斯作為煤的伴生礦產資源，以吸附在煤基質顆粒表面為主、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，具有一定的滲透性，即一定顆粒的流體可以向煤體內滲透，甚至從煤體內流過、傳遞到下一種介質中。在巷道掘進和煤層開采過程中會使賦存于煤體的瓦斯發生運移，當瓦斯含量過高時，可能發生瓦斯突出、瓦斯爆炸等災害事故。因此，為了避免瓦斯含量過高而發生災害事故，有必要在工程實踐中測試煤層瓦斯滲透率，探究深部煤體瓦斯賦存特征及瓦斯的運移規律，為瓦斯治理和為瓦斯抽采提供依據。

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、孔徑結構、彈性模量、體積模量等。對于某種固定流體在煤體內的滲透率來說，其影響因素除了煤體自身的因素還包括流體的動力粘滯系數、密度等參數，同時煤巖體的地質構造、自重應力和煤層開采等都對煤巖體滲透率產生影響。目前主要通過室內實驗、數值模擬方法對煤體滲透率進行研究，其不能真實的反應深部煤體在原始狀態下的滲透特性。因此，亟需一種能夠在原始狀態下測試煤體滲透率的系統，為煤礦企業安全生產過程中涉及的瓦斯治理與瓦斯抽采提供依據。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是為了填補現有技術的空白，使得能夠測試深部煤體在原始狀態下的滲透率，提供一種利用示蹤氣體測試煤體滲透率的系統。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種利用示蹤氣體測試煤體滲透率的系統，包括注氣管路、注氣觀測管路及滲透觀測管路，注氣管路包括依次順序連接的篩孔管、連通管及第一三通管，第一三通管的另外兩端分別連接有第一壓力表與通氣管，通氣管的另一端與儲存有示蹤氣體的氣瓶相連，通氣管上設置有控制示蹤氣體流量的閥門；注氣觀測管路包括依次順序連接的篩孔管、連通管及第一濃度檢測儀；滲透觀測管路包括依次順序連接的篩孔管、連通管及第二三通管，第二三通管的另外兩端分別連接有第二壓力表與第二濃度檢測儀；注氣觀測管路中的篩孔管及連通管與注氣管路中的篩孔管及連通管、滲透觀測管路中的篩孔管及連通管平行設置；第一濃度檢測儀與第二濃度檢測儀分別與主機相連，用于將測得的濃度數據傳送給主機，主機又與計算機相連，用于將數據傳送給計算機使得計算機計算氣體滲透率；通過注氣管路注入示蹤氣體，利用注氣觀測管路對注氣管路的篩孔管所在的孔中示蹤氣體含量觀測，并利用滲透觀測管路觀測滲透的示蹤氣體。

進一步的，第一濃度檢測儀與第二濃度檢測儀分別包括檢測單元、微處理器、傳輸單元，微處理器分別與檢測單元及傳輸單元相連，傳輸單元通過數據接口與線纜相接，微處理器將檢測的氣體濃度信息轉化為電信號，通過線纜將氣體濃度信息傳輸給主機。

進一步的，第一濃度檢測儀與第二濃度檢測儀分別內置有檢測單元、存儲單元、無線傳輸單元及微處理器，微處理器分別與檢測單元、存儲單元及無線傳輸單元相連，主機內設置有能夠與第一濃度檢測儀與第二濃度檢測儀的無線傳輸單元通信的無線傳輸模塊。

具體的，主機包括存儲模塊、傳輸模塊及處理控制模塊，處理控制模塊分別與存儲模塊及傳輸模塊相連，處理控制模塊將由傳輸模塊接收到的氣體濃度電信號進行處理后轉換為數字信號，并存儲到存儲模塊中，再通過傳輸模塊將氣體濃度信息傳輸至計算機。

優選的，主機還包括圖形顯示模塊，圖形顯示模塊與處理控制模塊相連。

優選的，各個管路的連通管的個數都可以為多根，與篩孔管依次順序相接，主機選用N通道主機，N為大于3的正整數，滲透觀測管路為2～N-1條，通道的數目與濃度檢測儀一一對應。

具體的，通氣管與第一三通管之間設置有閥門，閥門通過軟管與減壓閥相連，減壓閥與氣瓶相連。

優選的，主機外部設置有防爆外殼。

優選的，通氣管上連接有氣體流量計，氣體流量計與主機相連，可以實時觀測氣體流量，并將流量傳輸給主機。

優選的，示蹤氣體為SF₆。