[發(fā)明專利]測定巖石瓦斯含量的裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911360340.4
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111122380B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于寶種;林府進(jìn);江萬剛;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;胡樂天
• 申請（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: G01N7/00
• 分類號: G01N7/00;G01N9/36
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發(fā)明涉及測定巖石瓦斯含量的裝置及其方法，屬于瓦斯含量測定設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，裝置包括設(shè)有四個閥口的主閥門以及與主閥門的四個閥口分別連通的充氣罐、量筒、壓力室和真空泵；在連接主閥門與充氣罐之間的管路上設(shè)有第一閥門；在連接主閥門與量筒之間的管路上設(shè)有第二閥門；在連接主閥門與壓力室之間的管路上設(shè)有第三閥門；在連接主閥門與真空泵之間的管路上設(shè)有第四閥門。本發(fā)明通過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，然后對壓力室抽真空，再向壓力室充入瓦斯氣體至壓力達(dá)到井下瓦斯壓力時，測定試樣內(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。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于瓦斯含量測定設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及測定巖石瓦斯含量的裝置及其方法。

背景技術(shù)

瓦斯是煤體伴生的氣態(tài)地質(zhì)體，因其具有流動性，所以使得瓦斯在煤層及圍巖中賦存并不均勻。在長期的地質(zhì)運動中，煤層中的大量瓦斯會逸散到其他地層及大氣中。煤層不但是瓦斯生氣層，也是瓦斯儲集層。一般情況下，巖石內(nèi)不含有瓦斯，但在灰?guī)r等巖層裂隙非常發(fā)育、具有一定厚度的情況下，這些巖層也會儲存大量瓦斯，成為瓦斯的儲集層。當(dāng)采掘活動擾動這些巖層時，儲存在巖層中的瓦斯就會大量涌向采掘空間，造成瓦斯異常涌出。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請的目的在于提供測定巖石瓦斯含量的裝置及其方法，通過在主閥門的四個閥口分別設(shè)置充氣罐、量筒、壓力室、真空泵，為巖石瓦斯含量的測定提供了一種測定裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

測定巖石瓦斯含量的裝置，包括設(shè)有四個閥口的主閥門以及與主閥門的四個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。

可選地，還包括與所述充氣罐連通的氣源裝置。

可選地，在連接主閥門與壓力室之間的管路上還設(shè)有第三壓力表。

可選地，所述壓力室的頂部設(shè)置有加壓裝置。

一種用于測定巖石瓦斯含量的方法，應(yīng)用上述裝置，包括以下步驟：通過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，測定試樣內(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。

可選地，包括以下步驟：鉆孔取巖樣，測量井下巖石的地應(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，然后對壓力室加壓至P_G，再對壓力室抽真空，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；