[發(fā)明專利]測(cè)定巖石瓦斯含量的裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911360340.4
• 申請(qǐng)日: 2019-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN111122380B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于寶種;林府進(jìn);江萬(wàn)剛;孫銳;張玉明;劉文;李日富;潘辛;晁建偉;張兆一;馬正恒;姚峰;劉洋;耿延輝;郭恒;賈全敏;程昊;胡樂(lè)天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01N7/00
• 分類號(hào): G01N7/00;G01N9/36
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.測(cè)定巖石瓦斯含量的裝置，其特征在于：包括設(shè)有四個(gè)閥口的主閥門以及與主閥門的四個(gè)閥口分別連通的充氣罐、量筒、壓力室和真空泵；

所述量筒的底部插入裝有液體的容器中且與其連通，所述量筒的頂部通過(guò)管路與主閥門連通，所述容器與空氣連通；

在連接所述主閥門與所述充氣罐之間的管路上設(shè)有第一閥門；

在連接所述主閥門與所述量筒之間的管路上設(shè)有第二閥門；

在連接所述主閥門與所述壓力室之間的管路上設(shè)有第三閥門；

在連接所述主閥門與所述真空泵之間的管路上設(shè)有第四閥門；

所述充氣罐設(shè)有第一壓力表和第一溫度表；

所述壓力室設(shè)有第二壓力表和第二溫度表，所述壓力室的頂部設(shè)置有用于施加軸壓的加壓裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定巖石瓦斯含量的裝置，其特征在于：還包括與所述充氣罐連通的氣源裝置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定巖石瓦斯含量的裝置，其特征在于：在連接所述主閥門與所述壓力室之間的管路上還設(shè)有第三壓力表。

4.一種用于測(cè)定巖石瓦斯含量的方法，應(yīng)用如權(quán)利要求1～3任一所述的裝置，其特征在于：通過(guò)將由巖樣制備的試樣放入壓力室內(nèi)加壓至井下巖石的地應(yīng)力，然后對(duì)壓力室抽真空，最后充入瓦斯氣體保證試樣與氣體充分混合，當(dāng)壓力室的壓力達(dá)到井下瓦斯壓力時(shí)，測(cè)定試樣內(nèi)的瓦斯含量，然后根據(jù)試樣內(nèi)的瓦斯含量與試樣的質(zhì)量之比，反推巖石的瓦斯含量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于測(cè)定巖石瓦斯含量的方法，其特征在于，包括以下步驟：鉆孔取巖樣，測(cè)量井下巖石的地應(yīng)力P_G和井下瓦斯壓力P；用所取的巖樣制作質(zhì)量為m的試樣；測(cè)定裝置中公用管路的標(biāo)準(zhǔn)體積V_p、充氣罐的標(biāo)準(zhǔn)體積V_r、壓力室的標(biāo)準(zhǔn)體積V_c；將試樣放入壓力室，然后對(duì)壓力室加壓至P_G，再對(duì)壓力室抽真空，最后利用氣體壓力為P₁的充氣罐向壓力室充入瓦斯至壓力室的壓力達(dá)到井下瓦斯壓力P，再記錄充氣罐的壓力P₂、充氣罐的溫度t₀和壓力室的溫度t₁；由氣體狀態(tài)方程推導(dǎo)出試樣中的氣體體積ΔV；反推巖石的瓦斯含量

其中，ΔV＝V_t-V_f，

V_S為壓力室的自由體積，單位為cm³；

V_t為充入壓力室的瓦斯體積，單位為cm³；

V_f壓力室內(nèi)自由空間的游離瓦斯體積，單位為cm³；

Z₁、Z₂分別為在溫度為t₀，壓力為P₁、P₂時(shí)的瓦斯壓縮因子，單位為MPa^-1；

Z為在溫度t₁，壓力為P時(shí)的瓦斯壓縮因子，單位為MPa^-1。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于測(cè)定巖石瓦斯含量的方法，其特征在于：裝置中公用管路的標(biāo)準(zhǔn)體積V_p的測(cè)定包括以下步驟：

S1.1僅打開第四閥門，啟動(dòng)真空泵，將公用管路抽真空后，關(guān)閉第四閥門和真空泵，記錄量筒中液體的體積V₁；

S1.2打開第二閥門，使量筒中的空氣進(jìn)入公用管路中，待壓力平衡后，記錄此時(shí)量筒中液體的體積V₁’；

S1.3計(jì)算公用管路的標(biāo)準(zhǔn)體積V_P：V_P＝V₁-V₁’。