[發明專利]一種基于密封腔內連續加卸壓的瓦斯試驗裝置與試驗方法

在審

• 申請號: 201811085396.9
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN108918337A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 趙洪寶;李金松;張歡;黃奕凡;王宏冰;王建國
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N7/00
• 分類號: G01N7/00;G01N11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于密封腔內連續加卸壓的瓦斯試驗裝置與試驗方法，該裝置包括密封腔體、加卸載裝置、瓦斯供給與控制系統、瓦斯流量動態監測及數據采集系統；所述密封腔體為一外圓內方柱體結構，在圓柱體內部挖一立方體內腔，由立方體內腔、密封蓋、進氣口、出氣口、進油口、排油口、鋼板墊層組成；所述加卸載裝置由電控液壓泵站、油管、彈性液壓油腔組成，通過控制對彈性液壓油腔供油量的來改變煤體壓力；所述瓦斯供給與控制系統、瓦斯流量動態監測系統和密封腔體的進氣口、出氣口通過鋼制瓦斯管路連接；本發明可模擬煤體周圍壓力變化時，其內部結構變化情況及瓦斯流動特性，為礦井保護層開采和提高卸壓瓦斯抽采效率提供理論支撐。

技術領域

本發明涉及礦井保護層開采和瓦斯抽采技術領域。

背景技術

我國大多數煤層具有透氣性差、瓦斯壓力較低、煤層對瓦斯吸附能力強的特點，在煤層滲透率較低的情況下直接抽采煤層瓦斯困難較大且效率低下。煤層壓力是影響煤層孔隙裂隙發育和滲透性高低的重要原因。目前，通過外部動力作用使原始煤層受到卸壓作用而改變煤體內部孔隙裂隙結構，提高煤層滲透性是解決瓦斯威脅和提高瓦斯抽采效率的有效方法之一。但是，煤體內部瓦斯壓力對孔隙裂隙發育的作用也不可忽視，煤層卸壓后，在瓦斯壓力作用下，孔隙裂隙將發生膨脹變形，進而影響瓦斯流動。以往的實驗室瓦斯試驗裝置并不能實現模擬煤體壓力變化時內部的瓦斯流動，也無法模擬煤體壓力和瓦斯壓力耦合作用下的瓦斯流動特征。因此，需要一種既可以為煤體提供循環加卸壓條件，又可以提供不同瓦斯平衡壓力的試驗裝置，實現對煤體內部壓力、煤體瓦斯壓力、煤體瓦斯流動三者之間關系的研究，從而為礦井保護層開采和提高卸壓瓦斯抽采效率提供理論依據，保障礦井安全高效生產。

發明內容

本發明的目的在于克服實驗室已有瓦斯試驗裝置無法模擬煤體壓力和瓦斯壓力變化時煤體內部瓦斯流動的不足，提供了一種密封腔內連續加卸壓的瓦斯試驗裝置與試驗方法，實現了煤體壓力和瓦斯壓力變化時對煤體內部瓦斯流動影響的模擬和試驗研究。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于密封腔內連續加卸壓的瓦斯試驗裝置與試驗方法，包括密封腔體、加卸載裝置、瓦斯供給與控制系統、瓦斯流量動態監測及數據采集系統；所述密封腔體為一外圓內方柱體結構，在柱體內部挖一立方體內腔；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、瓦斯流量動態監測及數據采集系統和密封腔體的進氣口、出氣口通過鋼制瓦斯管路密封連接。

所述密封腔體由立方體內腔、密封蓋、進氣口、出氣口、進油口、回油口、鋼板墊層組成，所述立方體內腔用于將煤粉壓制成塊煤試樣；進氣口和出氣口分別置于密封腔體左右兩側對稱的中心位置，進油口和回油口置于密封腔體前后兩側對稱的中心位置；所述鋼板墊層置于內腔中煤粉上方，通過墊層使煤粉受力均勻。

所述加卸載裝置由電控液壓泵站、油管、彈性液壓油腔組成，彈性液壓油腔位于煤體中央，油管和密封腔體的進油口、回油口密封連接，通過控制供油量的多少可實現連續循環調節壓力值，通過彈性液壓油腔將壓力傳遞給煤體，以實現改變煤體所承受壓力。

所述瓦斯供給與控制系統包括高壓瓦斯罐、調壓閥、鋼制瓦斯管路、瓦斯管路開關，各個部件之間通過鋼制瓦斯管路相互串聯并與密封腔體的進氣口進行密封連接。

所述瓦斯流量動態監測及數據采集系統包括精密流量計、數據采集計算機、瓦斯壓力表、鋼制瓦斯管路，各個部件之間通過鋼制瓦斯管路相互串聯，并與密封腔體出氣口進行密封連接，數據采集計算機和精密流量計通過USB接口連接。

基于密封腔內連續加卸壓的瓦斯試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：

a.裝置安裝：

將密封腔體和加卸載裝置連接后，把煤粉置于立方體內腔中壓制成塊煤試樣，擰上密封蓋，然后把瓦斯供給與控制系統和瓦斯流量動態監測及數據采集系統與密封腔體密封連接。