[發明專利]用于研究工作面前方煤體瓦斯吸附平衡特性的實驗裝置

有效

• 申請號: 201810651759.4
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108918339B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 齊黎明;祁明
• 申請（專利權）人: 華北科技學院
• 主分類號: G01N7/04
• 分類號: G01N7/04
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

本發明涉及一種用于研究工作面前方煤體瓦斯吸附平衡特性的實驗裝置，包括第一壓力表、聯接管、蓋子、長方體容器、瓦斯氣體注入系統、普通充氣系統、瓦斯含量測試系統、膠體注入系統、測點配置系統及實驗煤樣；開始測定之前，內殼里面的瓦斯氣體可自由出入，確保整個系統瓦斯流場的平衡，內殼里面的瓦斯壓力與通過鋼管監測到的瓦斯壓力一致；在開始測定之后，內殼里面的瓦斯氣體被長期完全密封，確保在瓦斯含量測定期間，沒有氣體逃逸出去；因此，可同時獲取所有測點的瓦斯壓力和含量。從而判斷各點的煤樣瓦斯吸附平衡特性，并最終繪制出工作面前方煤體瓦斯吸附平衡特性的分布狀況，為準確掌握采掘工作面前方真實的煤層瓦斯賦存狀況提供科學方法。

技術領域

本發明涉及一種實驗裝置，特別是關于一種用于研究工作面前方煤體瓦斯吸附平衡特性的實驗裝置。

背景技術

眾所周知，煤對瓦斯具有吸附能力，瓦斯在煤體內通常以兩種形態存在，即吸附態和游離態。在吸附達到平衡條件下，游離瓦斯約占10-20%，吸附瓦斯約占80-90%。

游離瓦斯的無規則運動，對外產生力的作用，在宏觀上表現為瓦斯壓力；瓦斯壓力是評價煤與瓦斯突出危險性的重要指標。

在采掘工作面前方，由于采掘作業空間的存在，使得煤壁暴露，并且煤體內的瓦斯會向作業空間方向涌出；這就使得采掘工作面前方煤體內的瓦斯處于流動狀態，原有的吸附平衡狀態被打破，游離瓦斯和吸附瓦斯在數量上的比例關系也將發生改變。

從理論上講，這種吸附平衡狀態被打破的程度不是恒定，它隨瓦斯流動時間和距煤壁的距離而變化，即具有時空特性。

目前，有關煤對瓦斯的吸附平衡特性方面的研究，主要集中在靜止環境下不同參數（包括溫度、煤樣特性、吸附氣體種類、電磁場合外力擾動等）條件對吸附平衡的影響；而有關瓦斯流動條件下的吸附平衡特性研究成果比較少。

在采掘工作面前方，隨著瓦斯流動時間的延長，煤體對瓦斯的吸附平衡相繼被打破，為準確掌握采掘工作面前方煤體對瓦斯的吸附平衡狀態，以便對瓦斯災害做出更為準確的預判；探索出一種能夠用于研究工作面前方煤體瓦斯吸附平衡特性分布狀況的實驗裝置就顯得尤為迫切。

發明內容

本發明所要解決的主要技術問題是提供一種用于研究工作面前方煤體瓦斯吸附平衡特性的實驗裝置。

解決上述技術問題的技術方案是：

一種用于研究工作面前方煤體瓦斯吸附平衡特性的實驗裝置，包括第一壓力表、聯接管、蓋子、長方體容器、瓦斯氣體注入系統、普通充氣系統、瓦斯含量測試系統、膠體注入系統、測點配置系統及實驗煤樣；所述長方體容器橫向設置，其一側面設置為蓋子，蓋子的中心設有聯接管，聯接管的遠端連接第一壓力表，近端伸入至長方體容器內部；長方體容器內沿其長度均布多個測點配置系統，所述測點配置系統分別包括內殼、外殼、透氣孔、透氣孔密封裝置、瓦斯注入管路；所述內殼和外殼的截面均為U形結構，外殼套合在內殼的外部，且分別與長方體容器密封固連，在內殼和長方體容器之間形成存儲空間，內殼和外殼之間形成氣體通道；所述存儲空間和長方體容器內填滿煤樣；所述氣體通道的內、外側壁分別沿其高度設有多個透氣孔；所述透氣孔密封裝置包括設置在氣體通道頂部的環形氣囊和對應每個氣體通道內側壁的透氣孔設置的密封葉片；所述存儲空間設有瓦斯檢測口，環形氣囊設有充氣口，氣體通道設有膠體注入口；所述氣體通道的下方設置瓦斯注入管路，管路的頂端距離氣體通道留有一段距離，底端伸出至長方體容器外部，并連接有第二壓力表和瓦斯進氣口；所述瓦斯檢測口、高壓進氣口、膠體注入口和瓦斯進氣口分別設有閥門，瓦斯檢測口連接瓦斯含量測試系統，充氣口連接普通充氣系統，膠體注入口連接膠體注入系統，瓦斯進氣口連接瓦斯氣體注入系統；環形氣囊非充氣狀態下，密封葉片保持在打開狀態，瓦斯氣體由瓦斯注入管路通入長方體容器內的煤樣中，并通過透氣孔進入 存儲空間的煤樣內；環形氣囊膨脹狀態下擠壓密封葉片，密封葉片順次擠壓閉合，將透氣孔密封，瓦斯氣體保留存儲空間的煤樣中。