[發明專利]充氣聯動精準測試井下負壓取芯環境瓦斯解吸量的裝備

在審

• 申請號: 202210316448.9
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114858651A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 岳基偉;馬衍坤;張雷林;李懷賓;孫翼驍;趙敖寒;石必明;彭先娥;申來雨;路媛媛
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N7/04
• 分類號: G01N7/04;G01N7/14
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰;田文舉

充氣聯動精準測試井下負壓取芯環境瓦斯解吸量的裝備，包括移動架、煤樣過濾系統、煤樣罐、負壓調節系統和充氣系統，移動架的底部四周安裝有可折疊收納的滾輪，煤樣罐、負壓調節系統和充氣系統均設置在移動架上，煤樣過濾系統的煤樣進口與鉆桿的外端連接，煤樣過濾系統的煤樣出口與煤樣罐的煤樣進口連接，煤樣罐的煤樣出口與負壓引射系統的負壓抽吸口連接，煤樣罐與負壓調節系統的負壓發生室通過第一氣體管路連接，負壓調節系統的負壓調節室與充氣系統通過第二氣體管路連接。本發明能保證煤樣在某一恒定負壓條件下完成瓦斯解吸，準確測試負壓取芯環境下瓦斯解吸量，不需要電控制、不含電器設備，煤樣解吸所需的負壓值能精密調節。

技術領域

本發明涉及煤礦安全技術領域，具體地說，涉及一種充氣聯動精準測試井下負壓取芯環境瓦斯解吸量的裝備。

背景技術

煤與瓦斯突出是我國煤礦瓦斯防治的重中之中，煤層瓦斯含量與煤層突出危險性鑒定、煤層抽采效果評價、煤層突出危險性區域預測及區域防突措施效果檢驗緊密相關。因此，煤層瓦斯含量測定結果的可靠性、準確性至關重要。

直接測定法測定煤層瓦斯含量需要獲得損失瓦斯量、解吸瓦斯量（井下瓦斯解吸量及井上瓦斯解吸量）及殘存瓦斯量，井下瓦斯解吸量、井上瓦斯解吸量及殘存瓦斯量均可通過實驗獲得，損失瓦斯量通過井下瓦斯解吸量的反演得到。因此，井下瓦斯解吸量測定的準確性與損失瓦斯量反演的準確性緊密相關。負壓引射取芯是井下煤層取芯的一種經典方法，負壓引射取芯所獲得的煤樣在負壓引射取芯系統及煤樣罐中均為負壓環境，作業人員通常將煤樣罐中的煤樣在大氣壓的環境下進行瓦斯解吸獲得井下瓦斯解吸量，然而煤樣的解吸環境發生了從負壓向大氣壓的突變，基于大氣壓環境下的井下瓦斯解吸量反演負壓解吸環境的損失瓦斯量，其造成損失瓦斯量的失真及煤層瓦斯含量測定的不準確。

河南理工大學碩士-張洪良的畢業論文為《負壓環境煤的瓦斯解吸規律研究》，該論文公開了一套負壓環境瓦斯解吸測定裝置，負壓是影響瓦斯解吸的一個關鍵因素，因此負壓值的精確性非常重要。論文中所用到的裝置通過施加配重產生負壓，然而配重的質量大小不一，不能連續地精確地控制負壓值。負壓值控制不精確，導致瓦斯解吸量測試不準確，瓦斯解吸量測試不準確導致損失瓦斯量推算不準確，最終導致煤層中瓦斯含量測試不準確。

中國專利ZL 201610014944.3 公開了一種煤樣瓦斯負壓解吸實驗系統，該系統通過人機交互平臺及伺服電機控制負壓值，但是該實驗系統是基于實驗室測試而建立的，不能用于現場測試，需要先使煤樣吸附瓦斯，再進行負壓解吸測試，真實性較差。原因如下：（1）負壓引射取樣完畢時，煤樣罐內為負壓環境，而其裝置實際是借助于負壓壓力控制模塊中的負壓環境，使煤樣罐中壓力從常壓環境向負壓環境轉變。引射取樣或者負壓取樣過程中煤樣罐內均為負壓環境，因此其裝置中的煤樣解吸環境與井下引射取樣或者負壓取樣的過程不符合；（2）其實驗系統中的負壓壓力控制模塊、電磁閥、電腦均通過電控制，煤礦井下使用電器設備時，均需要滿足國家的相關標準，且使用非常不便；（3）井下使用地點不同時，均需要重新組裝、接電。

發明內容

本發明的目的是提供一種充氣聯動精準測試井下負壓取芯環境瓦斯解吸量的裝備，本發明能保證煤樣在某一恒定負壓條件下完成瓦斯解吸，準確測試負壓取芯環境下瓦斯解吸量，不需要電控制、不含電器設備，提高了作業環境的安全系數，煤樣解吸所需的負壓值能精密調節。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

充氣聯動精準測試井下負壓取芯環境瓦斯解吸量的裝備，移動架、煤樣過濾系統、煤樣罐、負壓調節系統和充氣系統，移動架的底部四周安裝有滾動支撐在地面上并可折疊收納的滾輪，煤樣罐、負壓調節系統和充氣系統均設置在移動架上，煤樣過濾系統的煤樣進口與鉆桿的外端連接，煤樣過濾系統的煤樣出口與煤樣罐的煤樣進口連接，煤樣罐的煤樣出口與負壓引射系統的負壓抽吸口連接，煤樣罐與負壓調節系統的負壓發生室通過第一氣體管路連接，負壓調節系統的負壓調節室與充氣系統通過第二氣體管路連接。