[發(fā)明專利]一種基于密封腔內(nèi)連續(xù)加卸壓的瓦斯試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法

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• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN108918337A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙洪寶;李金松;張歡;黃奕凡;王宏冰;王建國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號: G01N7/00
• 分類號: G01N7/00;G01N11/00
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1.一種基于密封腔內(nèi)連續(xù)加卸壓的瓦斯試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法，其中，所述試驗(yàn)裝置包括密封腔體、加卸載裝置、瓦斯供給與控制系統(tǒng)、瓦斯流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述密封腔體為一外圓內(nèi)方柱體結(jié)構(gòu)，在圓柱體內(nèi)部挖一立方體內(nèi)腔；所述加卸載裝置由電控液壓泵站、油管、彈性液壓油腔組成；所述瓦斯供給與控制系統(tǒng)、瓦斯流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和密封腔體的進(jìn)氣口、出氣口通過鋼制瓦斯管路密封連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于密封腔內(nèi)連續(xù)加卸壓的瓦斯試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法，其特征在于：所述密封腔體包括立方體內(nèi)腔、密封蓋、進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)油口、回油口、鋼板墊層；進(jìn)氣口和出氣口分別置于密封腔體左右兩側(cè)對稱的中心位置，進(jìn)油口和回油口置于密封腔體前后兩側(cè)對稱的中心位置；所述鋼板墊層置于煤粉上部；所述密封蓋內(nèi)側(cè)開有密封螺紋并置有密封墊圈。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于密封腔內(nèi)連續(xù)加卸壓的瓦斯試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法，其特征在于：所述加卸載裝置，其彈性液壓油腔為一彈性球體，置于煤體中央，進(jìn)油口和回油口處各部件通過密封螺紋連接，接口處外側(cè)打密封膠。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于密封腔內(nèi)連續(xù)加卸壓的瓦斯試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法，其特征在于：所述瓦斯供給與控制系統(tǒng)包括高壓瓦斯罐、調(diào)壓閥、鋼制瓦斯管路、瓦斯管路開關(guān)，各個(gè)部件之間通過鋼制瓦斯管路相互串聯(lián)，并與密封腔體進(jìn)氣口密封連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于密封腔內(nèi)連續(xù)加卸壓的瓦斯試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法，其特征在于：所述密封腔體進(jìn)氣口與出氣口處內(nèi)壁置有組合金屬篩網(wǎng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于密封腔內(nèi)連續(xù)加卸壓的瓦斯試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法，其特征在于：所述瓦斯流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)位于密封腔體左右兩側(cè)，包括鋼制瓦斯管路、瓦斯壓力表、精密流量計(jì)、數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，各個(gè)部件之間通過鋼制瓦斯管路相互串聯(lián)，并與密封腔體出氣口進(jìn)行密封連接，數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)和精密流量計(jì)通過USB接口連接。

7.基于密封腔內(nèi)連續(xù)加卸壓的試驗(yàn)方法，利用權(quán)利要求1至6之一所述的基于密封腔內(nèi)連續(xù)加卸壓的試驗(yàn)裝置，其特征在于：包括如下步驟：

a.裝置安裝：

先將彈性液壓油腔、油管和進(jìn)油口、回油口密封連接后，再把煤粉置于立方體內(nèi)腔中，鋼板墊層放在煤粉之上并施加一定壓力，壓制成塊煤試樣，將密封蓋和密封腔體連接，最后再把瓦斯供給與控制系統(tǒng)和瓦斯流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與密封腔體密封連接。

b.裝置密封：

密封蓋和密封腔體通過密封螺紋和密封墊圈連接；進(jìn)氣口、出氣口和進(jìn)油口、回油口處通過密封螺紋和密封膠密封連接，并嚴(yán)格檢查各接口處密封效果。

c.瓦斯吸附與流動(dòng)：

打開高壓瓦斯罐，通過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)瓦斯壓力值，打開進(jìn)氣口開關(guān)，關(guān)閉出氣口開關(guān)，使瓦斯流經(jīng)瓦斯壓力表、精密流量計(jì)、組合金屬篩網(wǎng)進(jìn)入密封腔體內(nèi)塊煤試樣，持續(xù)通恒壓瓦斯24h，使塊煤試樣充分吸附氣體，然后打開出氣口開關(guān)，直至塊煤試樣達(dá)到動(dòng)態(tài)吸附平衡，監(jiān)測記錄瓦斯壓力和瓦斯流速，并監(jiān)測記錄后續(xù)加卸壓后動(dòng)態(tài)平衡前后的瓦斯壓力、瓦斯流速和瓦斯流量等。

d.連續(xù)加卸壓：

本發(fā)明采用以下的方式對塊煤試樣進(jìn)行加卸壓：

彈性液壓油腔置于塊煤試樣中央部位，初始油壓值和煤體原始壓力一致，當(dāng)塊煤試樣內(nèi)瓦斯達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后，通過電控液壓泵站改變對彈性液壓油腔供油量的多少來控制其對塊煤試樣施加的壓力。

f、流量監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集：

在對塊煤試樣的整個(gè)試驗(yàn)過程中，瓦斯壓力表、精密流量計(jì)和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)始終處于工作狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)采集分析軟件實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測試樣內(nèi)瓦斯流量、瓦斯壓力、瓦斯速度等數(shù)據(jù)，同時(shí)，通過彈性液壓油腔體積的變化值，計(jì)算得出塊煤試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變形量。