[實用新型]一種檢測煤樣熱冷沖擊致裂效果實驗裝置

有效

• 申請號: 201920072590.7
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN209745742U
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 嚴敏;李錦良;羅榮衛;潘巨洋;楊若昕;秦雷;魏宗勇;李莉
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60
• 代理公司: 11212 北京輕創知識產權代理有限公司
• 代理人: 談杰<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本實用新型公開了一種檢測煤樣熱冷沖擊致裂效果實驗裝置，包括用于放置煤樣的反應釜，還包括用于對反應釜加熱的加熱系統、用于對反應釜冷卻的液氮注入系統、用于對煤樣進行數據采集和分析的數據采集處理系統，煤樣固定在反應釜底部。與現有技術相比，本實用新型通過可控溫度的油浴熱沖擊和同時液氮冷沖擊作用致裂煤體，并且可以實現熱冷循環交替沖擊實驗，同時監測熱冷沖擊后煤孔裂隙變化，分析熱冷沖擊時，煤體微細觀結構損傷致裂的規律和效果，定量描述裂隙位置、開度、數量等信息，為熱冷沖擊煤層這項新型增透技術提供理論依據和技術支撐。

技術領域

本實用新型涉及熱冷交替沖擊致裂煤樣的規律研究領域，特別是一種檢測煤樣熱冷沖擊致裂效果實驗裝置。

背景技術

煤層氣是在煤炭開采過程中形成的伴生氣體，是一種導致煤礦災害和溫室效應的有毒有害氣體，我國是一個煤炭資源大國，是煤炭消耗大國，煤層氣儲量十分豐富，數據表明，僅2017年，我國煤層氣開采量就達到149億m3，隨著長期大規模開發，淺部資源日益枯竭，越來越多礦井進入深部開采階段，深部開采煤層瓦斯含量、瓦斯涌出量急劇增大，為保證安全開采，避免瓦斯突出等災害，必須對瓦斯進行預抽采。而我國大部分礦區煤層瓦斯賦存具有“三高兩低”特征(三高：煤層高瓦斯含量、高可塑性結構、高吸附瓦斯能力；兩低：煤層滲透率低、強化措施下煤層常規破裂裂隙占比低)，尤其是深部煤層滲透率低，使得采用常規鉆孔預抽煤層瓦斯效果不理想，因此，如何提高低滲煤層的滲透率成為我國煤層氣抽采和瓦斯災害防治的關鍵。

目前國內外已先后提出了多種煤層致裂增透技術，如有水力化措施、二氧化碳爆破、高壓空氣爆破、電脈沖沖擊波等增透技術。水力化措施主要包括水力壓裂、水力割縫、高壓水射流鉆孔技術等，但水力化措施是把雙刃劍，如水力壓裂技術在頂板條件較差的情況下容易造成失穩,消耗水巨大的同時壓裂液還污染地下水源，在增大煤層滲透性的同時,盲目地運用水力化措施還可能會誘發煤與瓦斯突出,造成不必要的損失；爆破增透技術由于不易控制易造成二次危害；而電脈沖擊波技術缺乏一定的理論支撐，其安全性還不可知。因此，從安全性、有效性、可操作性、經濟性、環保性考慮，液氮等作為壓裂流體的無水壓裂技術和油浴熱沖擊致裂煤體增透逐漸受到重視。

煤是一種天然地質體，具有割理、微裂隙及孔隙等多重缺陷結構。液氮臨界氣化溫度為-195.8℃，容易制備且成本低，將液氮注入煤體可改變煤體孔隙和微裂隙結構，使原生微裂隙擴展以及產生新裂隙，增加煤的滲透性。但目前有研究發現，在對煤體進行熱沖擊的同時施加液氮冷沖擊進行增透，實現熱冷交替沖擊可大大增加煤體的滲透率，如何在實驗室進行熱冷交替沖擊致裂煤樣的規律研究，為熱冷交替沖擊增透煤層瓦斯抽采應用提供科學依據和實驗證據還是目前需要解決的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是要解決目前的實驗室現有的實驗裝置往往只能滿足對液氮增透的研究，無法實現熱冷同時沖擊的技術問題，提供一種檢測煤樣熱冷沖擊致裂效果實驗裝置。

為達到上述目的，本實用新型是按照以下技術方案實施的：

一種檢測煤樣熱冷沖擊致裂效果實驗裝置，包括用于放置煤樣的反應釜，還包括用于對反應釜加熱的加熱系統、用于對反應釜冷卻的液氮注入系統、用于對煤樣進行數據采集和分析的數據采集處理系統，煤樣固定在反應釜底部，所述加熱系統包括油浴罐、設置于油浴罐一側的加油口、設置于油浴罐底部的排油口、設置于油浴罐內的潤滑油中的加熱棒以及設置于油浴罐外與加熱棒連接用于控制加熱棒開關的加熱棒開關，反應釜下部浸沒于油浴罐內的潤滑油中；所述液氮注入系統包括自增壓液氮罐、與自增壓液氮罐的排液口連接的排液氮管路以及設置于排液氮管路上的流量計，排液氮管路的末端貫穿反應釜頂部延伸至反應釜的底部，所述反應釜頂部還設有排氮口，所述數據采集處理系統包括用于掃描煤樣的CT圖像的CT掃描儀以及通過通過數據連接線與CT掃描儀連接的用于通過圖像重建將指定層面上不同密度的材料信息以高分辨率的數字圖像顯示出來，自動生成煤樣內部切面的CT圖的電腦。