[發明專利]測定巖石瓦斯含量的裝置及其方法

有效

• 申請號: 201911360340.4
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111122380B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 于寶種;林府進;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）人: 中煤科工集團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: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發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備技術領域，裝置包括設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有第一閥門；在連接主閥門與量筒之間的管路上設有第二閥門；在連接主閥門與壓力室之間的管路上設有第三閥門；在連接主閥門與真空泵之間的管路上設有第四閥門。本發明通過將由巖樣制備的試樣放入壓力室內加壓至井下巖石的地應力，然后對壓力室抽真空，再向壓力室充入瓦斯氣體至壓力達到井下瓦斯壓力時，測定試樣內的瓦斯含量，然后根據試樣內的瓦斯含量與試樣的質量之比，反推巖石的瓦斯含量。

技術領域

本發明屬于瓦斯含量測定設備技術領域，涉及測定巖石瓦斯含量的裝置及其方法。

背景技術

瓦斯是煤體伴生的氣態地質體，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，巖石內不含有瓦斯，但在灰巖等巖層裂隙非常發育、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。

發明內容

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。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

測定巖石瓦斯含量的裝置，包括設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有第四閥門；所述充氣罐設有第一壓力表和第一溫度表；所述壓力室設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有第三壓力表。

可選地，所述壓力室的頂部設置有加壓裝置。

一種用于測定巖石瓦斯含量的方法，應用上述裝置，包括以下步驟：通過將由巖樣制備的試樣放入壓力室內加壓至井下巖石的地應力，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，當壓力室的壓力達到井下瓦斯壓力時，測定試樣內的瓦斯含量，然后根據試樣內的瓦斯含量與試樣的質量之比，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力P_G和井下瓦斯壓力P；用所取的巖樣制作質量為m的試樣；測定裝置中公用管路的標準體積V_p、充氣罐的標準體積V_r、壓力室的標準體積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；由氣體狀態方程推導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；