本发明专利技术公开了一种煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验装置，包括充气系统、真空脱气系统、恒温系统、瓦斯吸附解吸测定系统以及煤样注水系统；同时，本发明专利技术还公开了一种煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验方法。该装置和方法通过煤样注水系统改变煤样的含水量来研究水分含量的变化对煤的瓦斯吸附解吸性能影响的变化规律，能较好的反应采取煤层注水和水力割缝措施前后煤体瓦斯吸附解吸性能的变化规律，既有助于治理矿井发生的煤与瓦斯突出灾害，又有助于进行更有效的瓦斯抽采，装置结构简单，操作方法简单，操作步骤简便，使用效果好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于瓦斯实验
，特别是涉及一种水分含量可控的实验室瓦斯吸附解吸实验装置及其实验方法。
技术介绍
2014年我国煤炭产量达到38.7亿吨，接近世界产量一半。煤炭在我国的一次能源消费结构中，约占70％，预计2050年有所降低但仍将占50％。随着开采深度的增加，一部分浅部开采的矿井逐渐进行深部开采，非突出矿井变为突出矿井，虽然经过几十年的摸索，我国在治理矿井瓦斯灾害方面取得了一定的成绩，但矿井瓦斯事故仍然存在。2015年2月12日，山西省阳泉煤业集团一煤矿突发煤与瓦斯突出，造成3人死亡；2015年2月28日，江西省乐平矿务局涌山煤矿发生煤与瓦斯突出事故，造成4人死亡；2015年10月9日，上饶县枫岭头镇永吉煤矿发生一起局部瓦斯爆炸事故，10名矿工被困井下。为了治理瓦斯灾害，常用的措施是采用煤层注水抑制瓦斯的解吸、高压水力割缝促进瓦斯的解吸再结合瓦斯抽采技术等。煤层注水抑制瓦斯解吸从而消除煤层突出危险性的作用机理如下：(1)填充煤的孔隙，降低煤的孔隙空间，减少瓦斯与煤接触的面积；(2)作为湿润剂，改变引起突出的因素和煤本身的物理力学性质和渗透性质；(3)弹性变形减少，塑形变形增加，工作面附近煤层的弹性潜能减少，应力集中区移向煤体深处。高压水力割缝结合瓦斯抽采消除突出的作用机理如下：(1)增加煤体的暴露面积，为煤层内部卸压、瓦斯解吸流动创造条件，增大煤层的透气性；(2)煤体向缝槽空间膨胀，增加煤体中的裂隙，大大改善煤层中的瓦斯流动状态，为瓦斯抽放提供条件；(3)抽采瓦斯后，煤层的瓦斯含量降低，突出危险性降低。对于煤的瓦斯吸附解吸研究主要是在实验室进行的，且研究的主要因素也主要集中在温度、压力、粒径、变质程度方面，而在水对煤的瓦斯吸附解吸性能方面的研究还较少，加上缺乏相应的实验研究装置，因此，所进行的实验不能较为真实的模拟现场煤层注水后实际的吸附解吸情况。从现在的吸附解吸实验装置来看，在注入外加水来改变实验煤样的水分含量和使进入煤样罐的水分均匀分布于煤样方面，国内有学者的做法是向煤样罐中注入水分之后，对煤样进行搅拌，使水分能均匀分布于煤体中，虽然这样可以加速水分与煤的混合均匀，但与现实情况不符，因为在搅拌的过程中会对整个煤样的吸附解吸状态和吸附解吸能力有影响，从而不能用于研究水分对煤的瓦斯吸附解吸的影响。。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术提供了一种除了能够满足常规的吸附解吸实验外，还可以针对同一实验煤样改变其水分含量又不影响其本身的吸附解吸性能的煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验装置。同时，本专利技术还提供了一种煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验方法，该方法解决实验条件下难以真实的研究煤中水分含量对瓦斯吸附解吸规律影响的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验装置，包括充气系统、真空脱气系统、恒温系统、瓦斯吸附解吸测定系统以及煤样注水系统；所述充气系统包括高压储气瓶和减压阀，所述高压储气瓶上的高压储气瓶阀与减压阀的进气口连接；所述真空脱气系统包括真空泵、与真空泵相连的真空管、真空度传感器、高精度压力表Ⅰ和真空阀；所述减压阀的出气口与三通Ⅰ的一端口连接，所述三通Ⅰ的另外两个端口中的一个与真空阀的进气口连接，所述真空阀的出气口通过真空管与真空泵连接，所述真空度传感器的一端与真空管连接，真空度传感器的另一端与高精度压力表Ⅰ连接；所述恒温系统包括恒温水浴箱；所述瓦斯吸附解吸测定系统包括充气罐、充气罐截止阀、煤样罐、煤样罐截止阀、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、计算机、截止阀Ⅱ、稳流阀、排气阀和解吸测定仪；所述充气罐和煤样罐放置在恒温水浴箱中，所述三通Ⅰ的另外两个端口中的另一个与截止阀Ⅰ的一端连接，所述截止阀Ⅰ的另一端与三通Ⅱ的一端口连接，所述三通Ⅱ的另外两个端口中的一个与充气罐截止阀的一端连接，所述充气罐截止阀的另一端与充气罐连接，所述压力传感器Ⅰ的一端连接在充气罐截止阀与充气罐之间的管路上，所述压力传感器Ⅰ的另一端与计算机连接，所述三通Ⅱ的另外两个端口中的另一个与三通Ⅲ的一端连接，所述三通Ⅲ的另外两个端口中的一个与煤样罐截止阀的一端连接，所述煤样罐截止阀的另一端与三通Ⅳ的一端口连接，所述三通Ⅳ的另外两个端口中的一个与煤样罐连接，所述压力传感器Ⅱ的一端连接在三通Ⅳ的另外两个端口中的一个与煤样罐之间的管路上，所述压力传感器Ⅱ的另一端与计算机连接，所述三通Ⅲ的另外两个端口中的另一个与截止阀Ⅱ的一端连接，所述截止阀Ⅱ的另一端与三通Ⅴ的一端口连接，所述三通Ⅴ的另外两个端口中的一个与稳流阀的一端连接，所述三通Ⅴ的另外两个端口中的另一个与排气阀连接，所述稳流阀的另一端与解吸测定仪连接；所述煤样注水系统包括平流泵、单向阀、高精度压力表Ⅱ、压力传感器Ⅲ和量筒，所述平流泵的一端与量筒连接，所述平流泵的另一端与单向阀的一端连接，所述单向阀的另一端与三通Ⅳ的另外两个端口中的另一个连接，所述压力传感器Ⅲ的一端连接在单向阀与平流泵之间的管路上，所述压力传感器Ⅲ的另一端与高精度压力表Ⅱ。本专利技术提供的煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验方法，在该方法中采用了上述的煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验装置，该方法包括如下步骤：1)煤样经过破碎、粉碎、过筛、烘干、配样过程制成实验所需煤样；2)气密性检查，充气后若计算机采集到的充气罐和煤样罐的压力保持6h不变，则气密性好；3)利用真空泵对瓦斯吸附解吸测定系统中的充气罐和煤样罐进行抽真空处理，然后充入氦气测定煤样体积Vs和自由空间体积Vf，测定结束后再次进行真空抽气；4)利用充气系统向充气罐中充入一定压力的瓦斯气体，观察计算机上的压力读数，当显示压力达到预定压力时，关闭充气系统中的高压储气瓶阀、减压阀和截止阀Ⅰ，记录吸附前的压力值p1；然后打开连通充气罐的充气罐截止阀和连通煤样罐的煤样罐截止阀，使气体在煤样罐中充分吸附达到平衡，并记录吸附达到稳定时的压力值p2；5)打开单向阀，启动平流泵，当与平流泵相连的高精度压力表Ⅱ显示的压力大于与煤样罐相连的计算机显示的压力时，量筒中的水通过单向阀进入煤样罐，观察量筒中的水位的刻度变化，根据实际需要情况关闭平流泵，然后将注水后的煤样罐静置6h以上，使水分均匀分布于煤样中；6)打开煤样罐截止阀、截止阀Ⅱ和稳流阀，使煤样罐与解吸测定仪连通，进行煤样的解吸过程；7)改变煤样罐中的水分含本文档来自技高网...
【技术保护点】
煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验装置，其特征在于，包括充气系统、真空脱气系统、恒温系统、瓦斯吸附解吸测定系统以及煤样注水系统；所述充气系统包括高压储气瓶(1)和减压阀(3)，所述高压储气瓶(1)上的高压储气瓶阀(2)与减压阀(3)的进气口连接；所述真空脱气系统包括真空泵(27)、与真空泵(27)相连的真空管、真空度传感器(26)、高精度压力表Ⅰ(25)和真空阀(24)；所述减压阀(3)的出气口与三通Ⅰ(4)的一端口连接，所述三通Ⅰ(4)的另外两个端口中的一个与真空阀(24)的进气口连接，所述真空阀(24)的出气口通过真空管与真空泵(27)连接，所述真空度传感器(26)的一端与真空管连接，真空度传感器(26)的另一端与高精度压力表Ⅰ(25)连接；所述恒温系统包括恒温水浴箱(29)；所述瓦斯吸附解吸测定系统包括充气罐(17)、充气罐截止阀(14)、煤样罐(18)、煤样罐截止阀(13)、压力传感器Ⅰ(15)、压力传感器Ⅱ(30)、计算机(28)、截止阀Ⅱ(8)、稳流阀(10)、排气阀(12)和解吸测定仪(11)；所述充气罐(17)和煤样罐(18)放置在恒温水浴箱(29)中，所述三通Ⅰ(4)的另外两个端口中的另一个与截止阀Ⅰ(5)的一端连接，所述截止阀Ⅰ(5)的另一端与三通Ⅱ(6)的一端口连接，所述三通Ⅱ(6)的另外两个端口中的一个与充气罐截止阀(14)的一端连接，所述充气罐截止阀(14)的另一端与充气罐(17)连接，所述压力传感器Ⅰ(15)的一端连接在充气罐截止阀(14)与充气罐(17)之间的管路上，所述压力传感器Ⅰ(15)的另一端与计算机(28)连接，所述三通Ⅱ(6)的另外两个端口中的另一个与三通Ⅲ(7)的一端连接，所述三通Ⅲ(7)的另外两个端口中的一个与煤样罐截止阀(13)的一端连接，所述煤样罐截止阀(13)的另一端与三通Ⅳ(16)的一端口连接，所述三通Ⅳ(16)的另外两个端口中的一个与煤样罐(18)连接，所述压力传感器Ⅱ(30)的一端连接在三通Ⅳ(16)的另外两个端口中的一个与煤样罐(18)之间的管路上，所述压力传感器Ⅱ(30)的另一端与计算机(28)连接，所述三通Ⅲ(7)的另外两个端口中的另一个与截止阀Ⅱ(8)的一端连接，所述截止阀Ⅱ(8)的另一端与三通Ⅴ(9)的一端口连接，所述三通Ⅴ(9)的另外两个端口中的一个与稳流阀(10)的一端连接，所述三通Ⅴ(9)的另外两个端口中的另一个与排气阀(12)连接，所述稳流阀(10)的另一端与解吸测定仪(11)连接；所述煤样注水系统包括平流泵(22)、单向阀(19)、高精度压力表Ⅱ(20)、压力传感器Ⅲ(21)和量筒(23)，所述平流泵(22)的一端与量筒(23)连接，所述平流泵(22)的另一端与单向阀(19)的一端连接，所述单向阀(19)的另一端与三通Ⅳ(16)的另外两个端口中的另一个连接，所述压力传感器Ⅲ(21)的一端连接在单向阀(19)与平流泵(22)之间的管路上，所述压力传感器Ⅲ(21)的另一端与高精度压力表Ⅱ(20)。...
【技术特征摘要】
1.煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验装置，其特征在于，包括充气系
统、真空脱气系统、恒温系统、瓦斯吸附解吸测定系统以及煤样注水系统；
所述充气系统包括高压储气瓶(1)和减压阀(3)，所述高压储气瓶(1)
上的高压储气瓶阀(2)与减压阀(3)的进气口连接；
所述真空脱气系统包括真空泵(27)、与真空泵(27)相连的真空管、真空
度传感器(26)、高精度压力表Ⅰ(25)和真空阀(24)；所述减压阀(3)的出
气口与三通Ⅰ(4)的一端口连接，所述三通Ⅰ(4)的另外两个端口中的一个
与真空阀(24)的进气口连接，所述真空阀(24)的出气口通过真空管与真空
泵(27)连接，所述真空度传感器(26)的一端与真空管连接，真空度传感器
(26)的另一端与高精度压力表Ⅰ(25)连接；
所述恒温系统包括恒温水浴箱(29)；
所述瓦斯吸附解吸测定系统包括充气罐(17)、充气罐截止阀(14)、煤样
罐(18)、煤样罐截止阀(13)、压力传感器Ⅰ(15)、压力传感器Ⅱ(30)、计
算机(28)、截止阀Ⅱ(8)、稳流阀(10)、排气阀(12)和解吸测定仪(11)；
所述充气罐(17)和煤样罐(18)放置在恒温水浴箱(29)中，所述三通Ⅰ(4)
的另外两个端口中的另一个与截止阀Ⅰ(5)的一端连接，所述截止阀Ⅰ(5)
的另一端与三通Ⅱ(6)的一端口连接，所述三通Ⅱ(6)的另外两个端口中的
一个与充气罐截止阀(14)的一端连接，所述充气罐截止阀(14)的另一端与
充气罐(17)连接，所述压力传感器Ⅰ(15)的一端连接在充气罐截止阀(14)
与充气罐(17)之间的管路上，所述压力传感器Ⅰ(15)的另一端与计算机(28)
连接，所述三通Ⅱ(6)的另外两个端口中的另一个与三通Ⅲ(7)的一端连接，
所述三通Ⅲ(7)的另外两个端口中的一个与煤样罐截止阀(13)的一端连接，
所述煤样罐截止阀(13)的另一端与三通Ⅳ(16)的一端口连接，所述三通Ⅳ
(16)的另外两个端口中的一个与煤样罐(18)连接，所述压力传感器Ⅱ(30)
的一端连接在三通Ⅳ(16)的另外两个端口中的一个与煤样罐(18)之间的管
\t路上，所述压力传感器Ⅱ(30)的另一端与计算机(28)连接，所述三通Ⅲ(7)
的另外两个端口中的另一个与截止阀Ⅱ(8)的一端连接，所述截止阀Ⅱ(8)
的另一端与三通Ⅴ(9)的一端口连接，所述三通Ⅴ(9)的另外两个端口中的
一个与稳流阀(10)的一端连接，所述三通Ⅴ(9)的另外...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁运培，胡千庭，陈结，李波，刘盛东，王晗，向磊，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。