一种抽出式水与瓦斯吸附煤体变形测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及实验装置技术领域，它公开了一种抽出式水与瓦斯吸附煤体变形测试装置及方法，该装置包括圆筒密封罐、高度调节单元、瓦斯注入单元和数据采集单元；所述的圆筒密封罐内放置煤样和水，所述的高度调节单元控制圆筒密封罐的连通轴高度，所述的瓦斯注入单元通入所述圆筒密封罐内注入瓦斯气体，所述数据采集单元通入所述圆筒密封罐内对煤样采集应变数据。本发明专利技术能实现对水与瓦斯吸附过程煤体不同区域的变形测试，并能对排水后润湿区域煤体的变形进行测试。其结构和方法简单，操作安全、测试精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及实验装置
，尤其涉及到一种抽出式水与瓦斯吸附煤体变形测试装置及方法。
技术介绍
水力化措施是我国煤矿深部瓦斯治理的一种有效技术途径，例如煤层静压注水、动压注水、水力压裂、水力冲孔、水力掏槽等，具有治理效果明显、费用成本低的优点，并在我国大部分矿区得到应用。然而，水力化措施需要将大量的水注入煤层，并在煤层中形成卸压区域。在这个过程中，必然导致水、瓦斯和煤体的相互作用。水进入煤层，强行开启煤层，而原有的瓦斯气体则被水推到更远的煤层区域，使煤层明显分成了含水区域、水气交界区域和含气区域。在水气交界区域，水进入煤体会使煤体变形，瓦斯气体由于压力增大也会使煤体吸附量增大诱导变形，煤体的变形则会影响到瓦斯流动的通道，进而影响抽采的效果，井下煤层瓦斯抽采数据均证明了这一点。水力化措施除了要将水注入用于破坏煤层外，最终还要将水排出，从而为瓦斯流动留出空间。因此，水气交界区域还会由于水的排出而再次成为含气区域，此时被水润湿过的煤层就会再次被气体包围，润湿煤体会再次发生变形，并最终决定瓦斯流动通道形态。目前国内已有的煤体吸附变形的实验装置只能用于单纯的瓦斯气体或单纯的水吸附，还未有针对瓦斯和水同时吸附诱导煤体变形的测量装置。尤其缺乏可以保证人员操作安全和测试精度的测试装置，因而需要研制一种操作安全、测试精度高的水与瓦斯吸附煤体变形测试装置及方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种操作安全、测试精度高的抽出式水与瓦斯同时吸附煤体变形测试装置及方法。为解决上述技术问题，本专利技术首先提出一种抽出式水与瓦斯吸附煤体变形测试装置及方法，其特征在于，它包括圆筒密封罐、高度调节单元、瓦斯注入单元和数据采集单元；所述的圆筒密封罐内放置煤样和水，所述的高度调节单元控制圆筒密封罐的连通轴高度，所述的瓦斯注入单元通入所述圆筒密封罐内注入瓦斯气体，所述数据采集单元通入所述圆筒密封罐内对煤样采集应变数据。优选的，所述的圆筒密封罐包括腔体、密封螺丝、封盖、开启螺母、连通轴、牵绳、煤样桶，所述的腔体与通过密封螺丝与封盖连接，所述的封盖上设有两个密封圈，所述的封盖上设有连通轴，所述的连通轴下端设有横轴，所述的连通轴上表面设半球型凹槽，所述的横轴通过牵绳与煤样桶连接，所述的密封螺丝的数量为4～6个，所述的开启螺母的数量为2个，所述的开启螺母穿过封盖与腔体上端接触。优选的，所述的高度调节单元包括底盘、反力板、反力柱、调节螺母，所述的底盘通过反力柱与反力板连接，所述的反力板上设有调节螺母，所述的调节螺母下表面设有半球形凸起。优选的，所述的瓦斯注入单元包括注气管、气体压力表、注气阀门、高压瓦斯气瓶、抽气阀门和真空泵，所述高压瓦斯气瓶通过注气阀门与注气管相连，所述注气管通入到所述圆筒密封腔内，所述真空泵通过抽气阀门和三通与注气管连接。优选的，所述的数据采集单元包括数据采集仪、至少三个应变片和数据传输线，所述应变片分布在腔体内，所述数据传输线分别与所述应变片连接，所述数据传输线另一端与位于腔体外的所述数据采集仪相连。本专利技术同时提出了一种抽出式水与瓦斯吸附煤体变形测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、在圆柱体或长方体煤样的上部、中部和底部指定位置粘贴应变片，放置于煤样桶内，并通过数据传输线将应变片与数据采集仪连接；(2)、向圆筒密封罐内注入水，使水平面高过煤样中部的应变片，并低于上部的应变片；(3)、利用密封螺母将封盖与腔体连接，并向下旋转调节螺母，使调节螺母下表面的半球形凸起与连通轴上表面的半球形凹槽接触；(4)、打开抽气阀门，利用真空泵对测量装置抽真空30分钟后，关闭抽气阀门；(5)、打开数据采集仪，开始采集应变数据；(6)、打开注气阀门，利用所述高压瓦斯气瓶向腔体内注入指定压力的瓦斯气体，注气72小时后关闭注气阀门；(7)、向上旋转调节螺母，使调节螺母上升高度H，其中H为应变片长度的1.5倍；在腔体内气体压力的作用下连通轴向上移动，并带动牵绳和煤样桶向上移动，使煤样的中部应变片露出水平面；(8)、72小时后，打开注气阀门和抽气阀门，排放气体24小时；(9)、关闭数据采集仪，利用采集的数据分析煤样不同区域的应变特征；(10)、打开密封螺母，向下旋转开启螺母使封盖打开，观测煤样变化。采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，本专利技术能实现对水与瓦斯吸附过程煤体不同区域的变形测试，并能对排水后润湿区域煤体的变形进行测试。其结构和方法简单，操作安全、测试精度高。附图说明下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步具体说明。图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的封盖俯视图；图3为本专利技术具体使用的示意图；图中，1—腔体，2—密封螺母，3—封盖，4—开启螺母，5—连通轴，6—横轴，7—牵绳，8—煤样桶，9—密封圈，10—半球形凹槽，11—底盘，12—反力柱，13—反力板，14—调节螺母，15—半球形凸起，16—注气管，17—气体压力表，18—注气阀门，19—高压瓦斯气瓶，20—抽气阀门，21—真空泵，22—三通，23—数据采集仪，24—应变片，25—数据传输线，26—煤样。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步具体说明。如图1、图2所示，一种抽出式水与瓦斯吸附煤体变形测试装置包括圆筒密封罐、高度调节单元、瓦斯注入单元和数据采集单元；所述的圆筒密封罐内放置煤样和水，所述的高度调节单元控制圆筒密封罐的连通轴高度，所述的瓦斯注入单元通入所述圆筒密封罐内注入瓦斯气体，所述数据采集单元通入所述圆筒密封罐内对煤样采集应变数据。本实施例中，圆筒密封罐包括腔体1、密封螺母2、封盖3、开启螺母4、连通轴5、横轴6、牵绳7、煤样桶8，所述的腔体1与通过密封螺母2与封盖3连接，所述的封盖3上设有两个密封圈9，所述的封盖3上设有连通轴5，所述的连通轴5下端设有横轴6，所述的连通轴5上表面设半球型凹槽9，所述的横轴6通过牵绳7与煤样桶8连接，所述的密封螺母2的数量为4～6个，所述的开启螺母4的数量为2个，所述的开启螺母4穿过封盖3与腔体2上端接触。本实施例中，高度调节单元包括底盘11、反力柱12、反力板13、调节螺母14，所述的底盘11通过反力柱12与反力板13连接，所述的反力板上13设有调节螺母14，所述的调节螺母14下表面设有半球形凸起15。本实施例中，瓦斯注入单元包括注气管16、气体压力表17、注气阀门18、高压瓦斯气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽出式水与瓦斯吸附煤体变形测试装置，其特征在于，它包括圆筒密封罐、高度调节单元、瓦斯注入单元和数据采集单元；所述的圆筒密封罐内放置煤样和水，所述的高度调节单元控制圆筒密封罐的连通轴高度，所述的瓦斯注入单元通入所述圆筒密封罐内注入瓦斯气体，所述数据采集单元通入所述圆筒密封罐内对煤样采集应变数据。

【技术特征摘要】
1.一种抽出式水与瓦斯吸附煤体变形测试装置，其特征在于，它包括圆筒密封罐、
高度调节单元、瓦斯注入单元和数据采集单元；所述的圆筒密封罐内放置煤样和水，所述
的高度调节单元控制圆筒密封罐的连通轴高度，所述的瓦斯注入单元通入所述圆筒密封罐
内注入瓦斯气体，所述数据采集单元通入所述圆筒密封罐内对煤样采集应变数据。
2.根据权利要求1所述的一种抽出式水与瓦斯吸附煤体变形测试装置，其特征在于，
所述的圆筒密封罐包括腔体、密封螺丝、封盖、开启螺母、连通轴、牵绳、煤样桶，
所述的腔体与通过密封螺丝与封盖连接，所述的封盖上设有两个密封圈，所述的封盖
上设有连通轴，所述的连通轴下端设有横轴，所述的连通轴上表面设半球型凹槽，所
述的横轴通过牵绳与煤样桶连接，所述的密封螺丝的数量为4～6个，所述的开启螺母
的数量为2个，所述的开启螺母穿过封盖与腔体上端接触。
3.根据权利要求1所述的一种抽出式水与瓦斯吸附煤体变形测试装置，其特征在于，
所述的高度调节单元包括底盘、反力板、反力柱、调节螺母，所述的底盘通过反力柱
与反力板连接，所述的反力板上设有调节螺母，所述的调节螺母下表面设有半球形凸
起。
4.根据权利要求1—3所述的一种抽出式水与瓦...

【专利技术属性】
技术研发人员：马衍坤，刘泽功，张曦，刘静，刘健，蔡峰，武宁，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34