一种煤层注水抑制瓦斯解吸效应的模拟测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种煤层注水抑制瓦斯解吸效应的模拟测试方法及装置，所述装置包括等温解吸系统、地应力施加系统、瓦斯气体注入系统以及高压注水系统，等温解吸系统包括解吸单元、真空脱气单元以及恒温单元；地应力施加系统、瓦斯注入系统、高压注水系统、真空脱气单元以及恒温单元均分别与解吸单元连接，解吸单元中放入实验煤样后，恒温单元为解吸单元提供水浴恒温，真空脱气单元对解吸单元进行抽真空，高压注水系统对煤样注水，瓦斯注入系统给煤样注入瓦斯，地应力施加系统对煤样施加压力，解吸单元对煤样中瓦斯的解吸特性进行分析并获得数据。本发明专利技术结构简单、测试方法简单，使人们更好的利用煤层注水的抑制解吸效应进行煤与瓦斯突出防治。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种煤层注水抑制瓦斯解吸效应的模拟测试方法及装置，所述装置包括等温解吸系统、地应力施加系统、瓦斯气体注入系统以及高压注水系统，等温解吸系统包括解吸单元、真空脱气单元以及恒温单元；地应力施加系统、瓦斯注入系统、高压注水系统、真空脱气单元以及恒温单元均分别与解吸单元连接，解吸单元中放入实验煤样后，恒温单元为解吸单元提供水浴恒温，真空脱气单元对解吸单元进行抽真空，高压注水系统对煤样注水，瓦斯注入系统给煤样注入瓦斯，地应力施加系统对煤样施加压力，解吸单元对煤样中瓦斯的解吸特性进行分析并获得数据。本专利技术结构简单、测试方法简单，使人们更好的利用煤层注水的抑制解吸效应进行煤与瓦斯突出防治。【专利说明】一种煤层注水抑制瓦斯解吸效应的模拟测试方法及装置
本专利技术属于模拟测试装置领域，尤其涉及一种煤层注水抑制瓦斯解吸效应的模拟测试方法及装置。
技术介绍
煤层高压注水作为一种煤与瓦斯突出防治措施，在我国取得了广泛应用。但是，由于长期以来对煤与瓦斯突出机理认识不清，造成在煤层注水防突机理的认识上仍存在较大分歧。煤是一种含有大量孔隙、裂隙的多孔介质，随着高压水进入煤体，不仅会改变煤体孔隙特性和力学性质，同时由于水分占据煤体的裂隙和孔隙，还会影响到煤体瓦斯的解吸，对突出煤层的瓦斯解吸速度、残存瓦斯含量、区域性消除突出危险指标和瓦斯抽采指标等产生重大影响，并且，由于水比甲烷更易于被煤吸附，水分对甲烷还有置换效应，煤层注水是一个极其复杂的科学问题，涉及到煤体性质、渗流力学、界面化学和吸附科学等多学科的交叉，因此，对煤层注水的抑制解吸效应进行理论研究具很大的难度。目前，虽然国内外学者对煤层注水防突机理的研究上取得了一定成果，例如有学者采用不同的研究方法均证实煤层注水后卸压带长度加大，有利于煤与瓦斯突出防治，但是在煤层注水对煤体瓦斯解吸特性影响方面，国内外系统研究进展较慢，例如，有学者通过现场实测发现注水后工作面瓦斯涌出量较注水前有不同程度的降低，推测煤层注水后残留在微孔隙中的水将对瓦斯解吸起到封堵作用，可是，由于抑制解吸效应是煤体、瓦斯和水的微观作用，现场实验仅能在宏观上了解注水后工作面瓦斯涌出量的变化，所得出的抑制瓦斯解吸效应主要靠经验和理论上的推测，缺少定量的实验数据。因此，有必要建立实验装置模拟测试煤层注水后瓦斯的解吸特性，采用实验室实验的方法，对抑制解吸效应进行探讨，以利于人们更加深入地认识煤层注水的防突机理，使人们更好的利用煤层注水的抑制解吸效应进行煤与瓦斯突出防治。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、测试方法简单的煤层注水抑制瓦斯解吸效应的模拟测试方法及装置，有助于人们认清煤层注水防治煤与瓦斯突出机理，使人们更好的利用煤层注水的抑制解吸效应进行煤与瓦斯突出防治。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案:一种煤层注水抑制瓦斯解吸效应的模拟测试方法，依次按以下步骤进行: 1)将煤样粉碎后，筛分一定粒度的煤样，混合均匀后，根据实验目的分为多份，称重，放入干燥箱中完全干燥处理； 2)将处理好的干燥煤样，装入解吸实验罐，用真空脱气单元对解吸实验罐高温真空脱气至IOPa以下； 3)通过恒温水浴箱对解吸实验罐水浴恒温，设定水浴温度为煤层温度，通过瓦斯气体注入系统往解吸实验罐充入一定量甲烷气体，待完全吸附平衡后，记录第四压力表的吸附平衡压力； 4)打开第一高压截止阀，使用手动液压泵向干燥煤样施加覆压，覆压施加后记录第四压力表的读数，即瓦斯压力变化，并使瓦斯吸附重新完全平衡后，记录第四压力表的读数，即平衡压力； 5)打开第二高压截止阀以及第六高压截止阀，瓦斯解吸仪测试干燥煤样的瓦斯解吸速度，作为比较依据； 6)重复2)?4)的实验过程，在第5)步之前开动注水泵，设置注水参数，注入不同水分； 7)待完全平衡后，进行瓦斯解吸实验，此时，通过瓦斯解吸仪对解吸出的瓦斯气体进行收集并分析出具体的实验数据，就可以测试不同注水条件下瓦斯解吸速度的变化情况； 8)根据实验结果，分析不同瓦斯压力、不同覆压、不同注水条件下，注水对实验煤样的抑制解吸效应。实现所述方法的煤层注水抑制瓦斯解吸效应的模拟测试装置，它包括等温解吸系统，所述等温解吸系统包括用于在恒温加压环境下对注水后实验煤样吸附或解吸出的瓦斯气体进行数据分析的解吸单元，用于给所述解吸单元在注入瓦斯气体之前提供真空环境的真空脱气单元，以及用于给所述解吸单元提供水浴恒温环境的恒温单元；所述煤层注水抑制瓦斯解吸效应的模拟测试装置还包括用于给所述解吸单元中实验煤样进行加压的地应力施加系统，用于给所述解吸实验罐中实验煤样注入瓦斯气体的瓦斯气体注入系统，以及用于给所述解吸单元中实验煤样进行注水的高压注水系统；所述地应力施加系统、瓦斯注入系统、高压注水系统、真空脱气单元以及恒温单元均分别与解吸单元连接；所述解吸单元包括用于盛放实验煤样的解吸实验罐，以及瓦斯解吸仪；所述恒温单元为恒温水浴箱；所述高压注水系统、真空脱气单元、瓦斯气体注入系统、地应力施加系统以及瓦斯解吸仪分别与解吸实验罐连接；所述解吸实验罐置于恒温水浴箱中。所述解吸实验罐包括罐体，与所述罐体通过第一法兰连接的上盖，以及设于所述上盖与罐体对接边沿上的第一密封圈，所述上盖上设有导油孔，且所述上盖靠罐体方向一侧设有上盖腔体，所述上盖腔体内设有油压活塞，所述油压活塞与罐体的内腔适配，所述内腔中放置所述实验煤样，所述油压活塞远离实验煤样方向的一端与地应力施加系统通过导油孔连接；所述油压活塞与内腔之间设有密封圈和防尘圈。所述地应力施加系统包括第一压力表，第一高压截止阀，以及通过手压方式给所述储油空间注入液压油的手动油压泵；所述手动油压泵的出油孔与所述上盖的导油孔之间通过第一管道对接，所述第一管道上设有第一压力表以及第一高压截止阀。所述解吸实验罐的罐体上设有注水钢管、进气管以及放气管，所述进气管、放气管内分别设有气体体积计量装置，所述进气管的进气口与第二管道连接，所述第二管道上设有第二压力表以及第二高压截止阀； 所述高压注水系统通过第三管道与注水钢管的进水口连接，所述第三管道上设有第三高压截止阀，所述高压注水系统包括注水泵，所述注水泵的出水端与第三管道连接； 所述真空脱气单元通过第四管道连接在第二管道的进气口端，且第四管道上设有第四高压截止阀； 所述瓦斯气体注入系统通过第五管道连接在第二管道的进气口端，且第五管道上设有第五高压截止阀； 所述瓦斯解吸仪通过第六管道连接在第二管道的进气口端，且第六管道上设有第六高压截止阀。所述罐体包括罐身，与所述罐身底部通过第二法兰连接的罐底，以及设于所述罐底与罐身对接边沿处的第二密封圈；所述注水钢管、进气管以及放气管均设于罐底上。所述罐体还包括与所述注水钢管配套的第一压环密封装置，与进气管以及放气管配套的第二压环密封装置以及第三压环密封装置； 所述第一压环密封装置设于注水钢管与罐底的接口处，所述第二压环密封装置设于进气管与罐底的接口处，所述第三压环密封装置设于出气管与罐底的接口处。所述真空脱气单元包括真空计、真空硅管以及真空泵； 所述真空泵的出气口与第四管道的进气端连接，所述真空计与真空硅管连接，所述真空硅管连接在第四管道上。所述瓦斯气体注入系统包括瓦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖知国，王兆丰，常红，杨宏民，李志强，白万备，何俊，孟雷庭，张攀，王志军，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：