一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法，该装置包括密封腔体、加卸载装置、瓦斯供给与控制系统、瓦斯流量动态监测及数据采集系统；所述密封腔体为一外圆内方柱体结构，在圆柱体内部挖一立方体内腔，由立方体内腔、密封盖、进气口、出气口、进油口、排油口、钢板垫层组成；所述加卸载装置由电控液压泵站、油管、弹性液压油腔组成，通过控制对弹性液压油腔供油量的来改变煤体压力；所述瓦斯供给与控制系统、瓦斯流量动态监测系统和密封腔体的进气口、出气口通过钢制瓦斯管路连接；本发明专利技术可模拟煤体周围压力变化时，其内部结构变化情况及瓦斯流动特性，为矿井保护层开采和提高卸压瓦斯抽采效率提供理论支撑。

A Gas Testing Device and Method Based on Continuous Pressure-unloading in Sealed Cavity

The invention discloses a gas test device and test method based on continuous loading and unloading pressure in a sealed chamber, which comprises a sealed chamber, a loading and unloading device, a gas supply and control system, a gas flow dynamic monitoring and data acquisition system; the sealed chamber is an outer cylinder with an inner cylinder structure, and a dig is made inside the cylinder. The cube chamber is composed of cube chamber, sealing cover, air inlet, air outlet, oil inlet, oil outlet and steel plate cushion; the loading and unloading device is composed of an electronically controlled hydraulic pump station, an oil pipe and an elastic hydraulic oil chamber, which changes the coal pressure by controlling the amount of oil supplied to the elastic hydraulic oil chamber; and the gas supply and control. The system, the gas flow dynamic monitoring system and the intake and outlet of the sealed chamber are connected through the steel gas pipeline; the invention can simulate the change of internal structure and gas flow characteristics when the pressure around the coal body changes, and provide theoretical support for mine protective layer mining and improving the efficiency of pressure relief gas extraction.

【技术实现步骤摘要】
一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法
本专利技术涉及矿井保护层开采和瓦斯抽采

技术介绍
我国大多数煤层具有透气性差、瓦斯压力较低、煤层对瓦斯吸附能力强的特点，在煤层渗透率较低的情况下直接抽采煤层瓦斯困难较大且效率低下。煤层压力是影响煤层孔隙裂隙发育和渗透性高低的重要原因。目前，通过外部动力作用使原始煤层受到卸压作用而改变煤体内部孔隙裂隙结构，提高煤层渗透性是解决瓦斯威胁和提高瓦斯抽采效率的有效方法之一。但是，煤体内部瓦斯压力对孔隙裂隙发育的作用也不可忽视，煤层卸压后，在瓦斯压力作用下，孔隙裂隙将发生膨胀变形，进而影响瓦斯流动。以往的实验室瓦斯试验装置并不能实现模拟煤体压力变化时内部的瓦斯流动，也无法模拟煤体压力和瓦斯压力耦合作用下的瓦斯流动特征。因此，需要一种既可以为煤体提供循环加卸压条件，又可以提供不同瓦斯平衡压力的试验装置，实现对煤体内部压力、煤体瓦斯压力、煤体瓦斯流动三者之间关系的研究，从而为矿井保护层开采和提高卸压瓦斯抽采效率提供理论依据，保障矿井安全高效生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服实验室已有瓦斯试验装置无法模拟煤体压力和瓦斯压力变化时煤体内部瓦斯流动的不足，提供了一种密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法，实现了煤体压力和瓦斯压力变化时对煤体内部瓦斯流动影响的模拟和试验研究。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法，包括密封腔体、加卸载装置、瓦斯供给与控制系统、瓦斯流量动态监测及数据采集系统；所述密封腔体为一外圆内方柱体结构，在柱体内部挖一立方体内腔；所述加卸载装置由电控液压泵站、油管、弹性液压油腔组成；所述瓦斯供给与控制系统、瓦斯流量动态监测及数据采集系统和密封腔体的进气口、出气口通过钢制瓦斯管路密封连接。所述密封腔体由立方体内腔、密封盖、进气口、出气口、进油口、回油口、钢板垫层组成，所述立方体内腔用于将煤粉压制成块煤试样；进气口和出气口分别置于密封腔体左右两侧对称的中心位置，进油口和回油口置于密封腔体前后两侧对称的中心位置；所述钢板垫层置于内腔中煤粉上方，通过垫层使煤粉受力均匀。所述加卸载装置由电控液压泵站、油管、弹性液压油腔组成，弹性液压油腔位于煤体中央，油管和密封腔体的进油口、回油口密封连接，通过控制供油量的多少可实现连续循环调节压力值，通过弹性液压油腔将压力传递给煤体，以实现改变煤体所承受压力。所述瓦斯供给与控制系统包括高压瓦斯罐、调压阀、钢制瓦斯管路、瓦斯管路开关，各个部件之间通过钢制瓦斯管路相互串联并与密封腔体的进气口进行密封连接。所述瓦斯流量动态监测及数据采集系统包括精密流量计、数据采集计算机、瓦斯压力表、钢制瓦斯管路，各个部件之间通过钢制瓦斯管路相互串联，并与密封腔体出气口进行密封连接，数据采集计算机和精密流量计通过USB接口连接。基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置的试验方法，包括以下步骤：a.装置安装：将密封腔体和加卸载装置连接后，把煤粉置于立方体内腔中压制成块煤试样，拧上密封盖，然后把瓦斯供给与控制系统和瓦斯流量动态监测及数据采集系统与密封腔体密封连接。b.装置密封：密封盖和密封腔体通过密封螺纹和密封垫圈连接；进气口、出气口和进油口、回油口处通过密封螺纹和密封胶密封连接，并严格检查各接口处密封效果。c.瓦斯吸附与流动：打开高压瓦斯罐和瓦斯管路开关，通过调压阀调节流入密封腔体块煤试样内的瓦斯压力值，持续通恒压瓦斯24h，使块煤试样充分吸附气体，然后打开出气口处开关，使块煤试样达到动态吸附平衡，监测瓦斯压力和瓦斯流速，并监测后续加卸压后动态平衡前后的瓦斯压力、瓦斯流速和瓦斯流量等。d.连续加卸压：本专利技术采用以下的方式对块煤试样进行加卸压：弹性液压油腔置于块煤试样中央部位，初始油压值和块煤试样原始压力一致，当块煤试样瓦斯达到动态平衡后，通过电控液压泵站改变对弹性液压油腔供油量的多少来控制其对块煤试样施加的压力，达到块煤试样加卸压的目的，从而改变块煤试样瓦斯动态平衡。f、流量监测及数据采集：在块煤试样的整个试验过程中，瓦斯压力表、精密流量计和数据采集计算机始终处于工作状态，通过数据采集分析软件实时动态监测块煤试样内瓦斯流量、瓦斯压力、瓦斯速度等数据。本专利技术的有益功能效果：1.本专利技术密封盖内侧有密封螺纹和密封垫圈，能够与腔体密封连接，密封方式简单且密封性好；钢板垫层紧贴密封盖下面和块煤试样上面，保证块煤试样均匀受力；进气口和出气口、进油口和回油口处通过密封螺纹密封连接，并在接口处外侧打密封胶，密封效果良好；密封腔体进气口和出气口处内壁置有组合金属筛网，可实现块煤试样的面通气功能。2.本专利技术可以通过加卸载装置，连续循环的对块煤试样进行加卸压并可以恒定的保持在某一压力值，实现对矿井实际生产中的煤层加卸压情况的相似模拟。3.本专利技术采用瓦斯流量动态监测及数据采集系统，可实时动态监测块煤试样瓦斯的流量变化，数据采集方便，自动化程度高。4.本专利技术可以通过球形弹性液压油腔的体积变化，计算出块煤试样的变形量，可用于研究煤层压力、瓦斯压力、孔隙裂隙之间的耦合关系。附图说明图1为本专利技术一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法的结构示意图图2为图1中密封腔体和加卸载装置的结构示意图图3为图1中腔体密封盖和密封腔体俯视图图中：1-高压瓦斯罐；2-调压阀；3-钢制瓦斯管路；4A-瓦斯管路开关；4B-进气口开关；4C-出气口开关；5-瓦斯压力表；6-精密流量计；7-进气口；8-密封腔体；9-块煤试样；10-弹性液压油腔；11-组合金属筛网；12-出气口；13A、13B、13C-密封螺纹；14-密封垫圈；15-钢板垫层；16-密封盖；17-数据采集计算机；18-电控液压泵站；19-进油管；20-回油管；21-进油口；22-回油口；23-液压油；24-立方体内腔。具体实施方式下面结合附图，进一步详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1、图2和图3所示，一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法，包括密封腔体、加卸载装置、瓦斯供给与控制系统、瓦斯流量动态监测及数据采集系统。所述密封腔体8为一外圆内方柱体结构；所述加卸载装置由电控液压泵站18、进油管19、回油管20、弹性液压油腔10组成；所述瓦斯供给与控制系统、瓦斯流量动态监测系统和密封腔体的进气口7、出气口12通过钢制瓦斯管路3密封连接。所述密封腔体8为一外圆内方柱体结构，密封腔体8包括立方体内腔24、进气口7、出气口12、钢板垫层15、密封盖16、进油口21、回油口22。所述进气口7和出气口12接口处钢制瓦斯管路开有密封螺纹13A，缠裹一定厚度生料带后与进气口7、出气口12密封连接，并在接口处外侧打密封胶密封，密封效果良好；所述进油口21、回油口22和密封腔体内外两侧油管通过密封螺纹13C连接，并在接口处外侧打密封胶密封，密封效果良好；所述立方体内腔24内放置煤粉，钢板垫层15置于煤粉之上，通过在钢板垫层15上部施加一定时间恒定压力，将煤粉制作块煤试样9；密封盖8和密封腔体16通过密封螺纹13B和密封垫圈14连接密封连接；所述密封腔体进气口7、出气口12内壁置有组合金属筛网11，可实现块煤试样的面通气效果。所述瓦斯供给与控制系统位于密封腔体左侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法，其中，所述试验装置包括密封腔体、加卸载装置、瓦斯供给与控制系统、瓦斯流量动态监测及数据采集系统；所述密封腔体为一外圆内方柱体结构，在圆柱体内部挖一立方体内腔；所述加卸载装置由电控液压泵站、油管、弹性液压油腔组成；所述瓦斯供给与控制系统、瓦斯流量动态监测及数据采集系统和密封腔体的进气口、出气口通过钢制瓦斯管路密封连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法，其中，所述试验装置包括密封腔体、加卸载装置、瓦斯供给与控制系统、瓦斯流量动态监测及数据采集系统；所述密封腔体为一外圆内方柱体结构，在圆柱体内部挖一立方体内腔；所述加卸载装置由电控液压泵站、油管、弹性液压油腔组成；所述瓦斯供给与控制系统、瓦斯流量动态监测及数据采集系统和密封腔体的进气口、出气口通过钢制瓦斯管路密封连接。2.根据权利要求1所述一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法，其特征在于：所述密封腔体包括立方体内腔、密封盖、进气口、出气口、进油口、回油口、钢板垫层；进气口和出气口分别置于密封腔体左右两侧对称的中心位置，进油口和回油口置于密封腔体前后两侧对称的中心位置；所述钢板垫层置于煤粉上部；所述密封盖内侧开有密封螺纹并置有密封垫圈。3.根据权利要求1所述一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法，其特征在于：所述加卸载装置，其弹性液压油腔为一弹性球体，置于煤体中央，进油口和回油口处各部件通过密封螺纹连接，接口处外侧打密封胶。4.根据权利要求1所述一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法，其特征在于：所述瓦斯供给与控制系统包括高压瓦斯罐、调压阀、钢制瓦斯管路、瓦斯管路开关，各个部件之间通过钢制瓦斯管路相互串联，并与密封腔体进气口密封连接。5.根据权利要求1所述的一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法，其特征在于：所述密封腔体进气口与出气口处内壁置有组合金属筛网。6.根据权利要求1所述的一种基于密封腔内连续加卸压的瓦斯试验装置与试验方法，其特征在于：所述瓦斯流量动态监测及数据采集系统位于密封腔体左右两侧，包括钢制瓦斯管路、瓦斯压力表、精密流量计、数据采集计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪宝，李金松，张欢，黄奕凡，王宏冰，王建国，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11