[實用新型]煤體吸附解吸變形各向異性同步測試裝置

有效

• 申請號: 201920542787.2
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN209821006U
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 李健;周猛;楊錦媚;趙晨光;高祥;魏彬;郭躍輝;雷東記
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N7/04
• 分類號: G01N7/04;G01N7/16;G01B7/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種煤體吸附解吸變形各向異性同步測試裝置，包括吸附/解吸系統、數據采集系統、氣源系統、真空系統、穩壓系統和控溫系統，所述吸附/解吸系統吸附解吸罐，所述數據采集系統包括電阻應變片、應變儀和計算機，所述氣源系統包括氮氣瓶和氦氣瓶，所述真空系統包括旋葉式真空泵和真空計，所述穩壓系統包括電磁閥和壓力傳感器，自動調控氣體壓力，確保吸附解吸系統氣壓穩定，所述控溫系統包括恒溫水浴箱，利用恒溫循環水浴控制水溫來測量不同溫度下煤體變形狀況。該煤體吸附解吸變形各向異性同步測試裝置，結構簡單，操作簡便直接，測試結果由數據處理系統自動記錄，操作過程省事省力，沒有多余的管路連接，避免過多氣體在管路中的損失，可以適用于實時同步測量煤體在不同氣壓和不同溫度條件下的各向應力應變。

技術領域

本實用新型屬于煤體變形應變測試技術領域，具體涉及一種煤體吸附解吸變形各向異性同步測試裝置及方法。

背景技術

我國大部分礦區煤層氣儲層具有典型的低壓力、低滲透率、低飽和度及非均質性強的“三低一強”的特性，直接抽釆的難度比較大，并且隨著煤炭資源的不斷開釆，很多礦井已經開始逐漸向深部開采，煤層瓦斯壓力也會隨著開采深度的加深而加大，同時地應力也會增大，這樣一來使低瓦斯含量煤層有了瓦斯突出危險的可能。煤體吸附瓦斯的膨脹變形值受多重因素影響，在相同的瓦斯氣體壓力下，突出煤與非突出煤的吸附膨脹變形值差別很大。因此，在對煤層是否具有突出危險性鑒定時，煤體的膨脹變形值可以作為一項重要指標。

對于瓦斯抽采技術的發展有促進作用。在瓦斯抽放的工程與科學問題中，煤的吸附解吸變形與瓦斯流動之間的耦合作用是最難解決的問題。在瓦斯滲透擴散過程中，非平衡狀態下瓦斯氣體的壓力，濃度和組成都在不斷變化，導致煤體發生膨脹或收縮變形，煤體體積的變化引起孔隙率的變化，從而改變煤體的滲透率。煤滲透系數的變化又反過來影響煤中瓦斯的滲流和擴散。因此，要了解煤層中煤的真實運移規律，不能忽略煤吸附/解吸變形的影響。研究煤體的吸附/解吸變形規律，對煤與瓦斯突出防治具有重要的指導作用，同時也是煤層氣抽采的基礎研究。

總結前人的研究成果，目前大多集中于對煤體吸附膨脹變形規律的研究，對于解吸收縮變形研究相對較少，在變形各向異性特征方面，大都圍繞垂直層理和平行層理兩個方向變形規律的研究，由于煤層中平行層理方向面割理和端割理發育程度、連通性以及裂隙張開度不同，平行層理方向上依然存在明顯的各向異性。因此，煤巖吸附解吸變形各向異性特征仍有待進一步研究。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供一種煤體吸附解吸變形各向異性同步測試裝置及方法，其可以實時測量煤體在不同氣壓和不同溫度條件下的應力應變，結構簡單，操作簡便直接，測試結果由數據處理系統自動記錄，操作過程省事省力。

為解決上述技術問題，本實用新型采用技術方案如下。

優選的，煤體吸附解吸變形各向異性同步測試裝置，包括吸附/解吸系統、數據采集系統、氣源系統、真空系統、穩壓系統和控溫系統；氣源系統與吸附/解吸系統連接，吸附/解吸系統設置在控溫系統內部，真空系統通過真空管與吸附/解吸系統連接，穩壓系統包括電磁閥和壓力傳感器，電磁閥設置在氣源系統與吸附/解吸系統之間，壓力傳感器設置在吸附/解吸系統內，數據采集系統通過數據線分別與電磁閥和壓力傳感器連接。

優選的，數據采集系統包括電阻應變片、應變儀和計算機，計算機通過數據線與應變儀連接，電阻應變片設置有三個，三個電阻應變片分別通過一根漆包銅線與應變儀連接。

優選的，吸附/解吸系統包括吸附解吸罐，吸附解吸罐頂部設置有頂蓋，頂蓋與吸附解吸罐體之間采用四氟乙烯材質的平墊圈密封，頂蓋與吸附解吸罐的外圓周通過U型卡扣緊密扣接為一體；為能實現應變數據的傳輸，在頂蓋上設置有穿線管和通氣管，通氣管上設置有位于頂蓋上方的第一壓力表，三根漆包銅線穿過穿線管，三個電阻應變片設置在吸附解吸罐內，為保證氣密性，穿線管內采用環氧樹脂膠灌封，環氧樹脂膠的適用溫度在-50至+150℃；壓力傳感器設置在吸附解吸罐內側部，壓力傳感器通過穿過頂蓋的第一信號線與計算機相連接。