[發明專利]一種含水煤體解堵能力測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 201810403677.8
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN109001418B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 朱傳杰;盧細苗;高子善;任潔
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 楊曉亭

本發明公開了一種含水煤體解堵能力測試裝置及測試方法，測試裝置包括煤樣夾持部分、溫度采集控制部分、蒸汽冷凝回流部分、介質供入部分、集氣部分、集水部分；測試時，首先向煤體試樣注入水分進行水飽和，然后測試重力作用下的自然排水量，最后通過注入氣體介質計量注氣排水量，先計算總注水量與自然排水量的差值，然后計算注氣排水量與該差值的比率，以該比率作為評估煤層解堵能力的排放比指標。可以實現評估不同煤層煤質煤體的注氣解堵能力，也可以實現針對同一煤芯試樣測試并計算不同的驅替壓力氣體的排放比指標，進而得到不同的驅替壓力氣體對注氣解堵能力的影響規律，進而為煤礦現場的高壓氣體驅替煤層水分作業提供基礎數據支持和理論指導。

技術領域

本發明涉及一種測試裝置及測試方法，具體是一種針對煤礦井下含水煤體煤樣的解堵能力測試裝置及測試方法，屬于煤體測試技術領域。

背景技術

煤礦開采過程中如瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出等礦井災害是礦井易發生的主要災害。我國高階煤和低階煤所含瓦斯在資源總量中占2/3以上，我國煤礦中高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井占15％左右。為保證煤礦開采的安全性，通常需采用專用設備把煤層、巖層和采空區中的瓦斯(煤層氣)抽出或排出，改善煤層的透氣性可有效進行瓦斯抽放。但我國煤礦的瓦斯(煤層氣)賦存特殊，具有微孔隙、低滲透率、高吸附的特征，我國煤礦煤層滲透率平均只有1.1974×10^-18～1.1596×10^-14m²。其中滲透率小于0.1987×10^-16m²的占35％，0.1987×10^-16～0.1987×10^-15m²占37％，大于0.1987×10^-15m²的僅占28％。煤層氣地面開發選區通常要求煤層的滲透率不低于0.1987×10^-15m²，而我國高瓦斯突出煤層滲透率通常都小于0.1987×10^-15m²。

為改善煤層透氣性，現有技術中出現各種卸壓增透技術，如高壓水射流割縫、深孔松動爆破以及高壓水力壓裂等。其中由于高壓水力壓裂技術的有效影響半徑大、可以大大減少施工鉆孔的工程量、產生很好的經濟社會效益，因此高壓水力壓裂技術廣泛應用于我國煤礦。但由于水的張力作用，采用高壓水力壓裂技術在水注入煤層煤體后會有部分水殘存在煤層裂隙中難以排出，進而造成煤體孔隙、裂隙堵塞，目前還沒有成熟的方法解決該問題。國內部分礦井嘗試在注水后采用高壓氣體驅替來排出部分殘存水，進行解堵，高壓氣體可以為空氣、氮氣或二氧化碳等。但是我國煤層條件千差萬別，不同煤層煤體在高壓氣體作用下排出水分的能力存在差異性，不同高壓氣體介質作用于同一煤層煤體使煤體排出水分的能力也存在差異性。目前尚沒有針對煤層注氣解堵能力測試的相關文獻記載和相關數據記載。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種含水煤體解堵能力測試裝置及測試方法，能夠實現對含水煤體在高壓驅替氣體作用下排出水分的能力進行測試，進而為煤礦現場的高壓氣體驅替煤層水分作業提供基礎數據支持和理論指導。

為實現上述目的，本含水煤體解堵能力測試裝置包括煤樣夾持部分、溫度采集控制部分、蒸汽冷凝回流部分、介質供入部分、集氣部分、集水部分；

所述的煤樣夾持部分包括煤樣夾持機構，煤樣夾持機構是具有密閉容納空腔的箱型結構，箱型結構的頂部設有介質注入管，介質注入管的一端與煤樣夾持機構的密閉容納空腔的頂部貫通連接，箱型結構的底部設有出水管，出水管的一端與煤樣夾持機構的密閉容納空腔的底部貫通連接；

所述的溫度采集控制部分包括電加熱保溫內膽、測溫傳感器和加熱溫控機構；電加熱保溫內膽設置在箱型結構的煤樣夾持機構內部、且電加熱保溫內膽圍繞煤樣夾持機構的密閉容納空腔設置；測溫傳感器的測溫端貫穿箱型結構的煤樣夾持機構并伸入至密閉容納空腔的內部；加熱溫控機構包括控制器、加熱控制回路、溫度反饋回路，控制器分別與電加熱保溫內膽和測溫傳感器電連接；