一种模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的装置及方法。该装置包括瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐，所述瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐分别与真空泵连接，连接管路上设有流量计和阀门，连接管路为真空高压管；所述瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐位于温度为25℃~30℃的恒温缸中。该装置能够模拟瓦斯在相同煤体、不同破碎程度中的运移情况；根据煤的破碎程度不同而改变瓦斯在煤样罐中的压强，来测定瓦斯在不同粒径煤样中的流量及运移速度，得出瓦斯在不同粒径大小的煤样中运移规律。本发明专利技术清楚的观察并记录到模拟实验中瓦斯的运移速度，为比较瓦斯在不用破碎程度煤样中运移情况提供理论依据。

A device and method for the migration of simulated gas in coal samples with different size size

The invention discloses a device and method for the movement of a simulated gas in a coal sample with different size sizes. The device comprises a gas cylinder, air cylinder, the first coal tank and second coal tank, the gas cylinder, air cylinder, the first coal tank and second coal tank are respectively connected with the vacuum pump, flow meter and valve on the pipeline connection, connecting pipe for vacuum high pressure pipe; the gas cylinder, air cylinder first, the coal tank and second coal tank thermostat cylinder is arranged on the temperature of 25 DEG C in ~30. The device can simulate gas migration in the same coal, different fracture degree of crushing degree of coal; the pressure according to the different changes in the coal gas tank, flow and velocity measurement of gas migration in different particle size of coal sample in the migration rule of the gas in different particle size of coal sample. The invention clearly observes and records the speed of gas migration in the simulation experiment, so as to provide theoretical basis for comparing the movement of gas in the coal sample without breaking level.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的装置及方法
本专利技术属于煤矿瓦斯检测
，涉及一种模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的装置及方法。
技术介绍
煤与瓦斯突出是在地应力、瓦斯压力以及煤的物理力学性质共同作用下的结果。其中煤的粒径属于煤的物理力学性质范畴，采煤过程中，煤与瓦斯突出是煤矿井下最严重的自然灾害，研究治理煤与瓦斯突出对于煤矿安全生产具有重要作用。而吸附解吸是煤层瓦斯最基本的运移模式之一，了解煤的吸附解吸规律对我国煤矿瓦斯灾害防治具有重要意义。初始释放瓦斯膨胀能指标被认为能综合反映地应力、瓦斯压力和煤体强度对煤与瓦斯突出的效果。而对于煤的粒径如何影响初始释放瓦斯膨胀能，并最终影响煤层的突出危险性，国内外尚未有人对此进行研究。因此，该项研究有助于人们解释破碎至不同程度的煤体的突出危险性及其变化规律。因此，需要一种实验装置，能够模拟瓦斯在相同煤体、不同破碎程度中的运移情况。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的装置及方法，提供一种瓦斯在不同粒径大小的煤样中运移规律。通过模拟试验，清楚的观察并记录到模拟实验中瓦斯的运移速度，为比较瓦斯在不同破碎程度煤样中运移情况提供理论依据。本专利技术提供了一种模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的装置，包括瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐，两个煤样罐并列设置，所述瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐分别与真空泵连接，连接管路上设有流量计和阀门，在空气气缸和第一煤样罐之间安装第一流量计，通往第一煤样罐的支路上安装第二流量计，通往第二煤样罐的支路上安装第三流量计，所述连接管路为真空高压管；所述瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐位于温度为25℃～30℃的恒温缸中。本专利技术提供了一种模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的方法，根据煤的破碎程度不同而改变瓦斯在煤样罐中的压强，来测定瓦斯在不同粒径煤样中的流量及运移速度，得出瓦斯在不同粒径大小的煤样中运移规律。上述模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的方法，包括如下步骤：(1)制作煤样：得到粒径分别为0.20～0.25mm和1.00～1.30mm的煤样1和煤样2。通过鄂式破碎机，筛分机和二分器等工具，将初始煤样破碎，筛选出符合要求的粒径的煤样。(2)第一次抽真空：称取相同质量的不同粒径范围的煤样，分别装入煤样罐中，并标记为第一煤样罐和第二煤样罐，启动真空泵抽真空；通过读取真空表读数，待达到试验要求的真空度(本实验要求的真空度为5410～20Pa。真空度是指处于真空状态下的气体稀薄程度。从真空泵所读得的数值称真空度，计算方法为：真空度＝大气压强-绝对压强)后，关闭真空泵；(3)测定死空间：根据氦气不吸附瓦斯或者少量吸附瓦斯的特性，用氦气进行游离瓦斯空间的测定，得到第一煤样罐和第二煤样罐的游离瓦斯空间，分别记为V1-V0，V2-V0(V0代表“氦气进入密闭量筒后的初始状态体积”)；(4)第二次抽真空：启动真空泵抽真空，打开阀门A，关闭阀门B,C；通过读取真空表读数，待达到试验要求的真空度后，关闭真空泵；(5)注气：利用注气装置，对第一煤样罐和第二煤样罐注入空气，使两边的气压相等，然后注入瓦斯，记录瓦斯气缸的压强为P瓦，体积为V瓦，读取第一流量计、第二流量计、第三流量计的示数n1、n2、n3，记录第一煤样罐和第二煤样罐此时的压强P1、P2；(6)数据处理：根据关系式PV＝nRTz得出n吸附的值，然后根据n吸附＝abPHbP得出n～p的关系，从而得出瓦斯在不同粒径大小的煤样中的运移规律。所述测定死空间的具体操作方法为：将四通阀的第一阀门与盛有水的烧杯相连，第二阀门与密闭量筒相连、保持烧杯和密闭量筒液面相平，降低烧杯的高度，将密闭量筒中的空气排出；将四通阀的第三阀门与氦气罐连接，通过改变烧杯的高度，使氦气进入密闭量筒中，并记下液面V0；关闭第三阀门，打开第四阀门，使其与第一煤样罐连接，改变烧杯高度，使得密闭量筒中的氦气充满第一煤样罐，记下此时密闭量筒示数V1，则V1-V0即为游离瓦斯所在空间体积；按照上述步骤，同理可得第二煤样罐中游离瓦斯所在空间的体积V2-V0。注气：将瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐、第二煤样罐和真空泵分别用真空高压管连接好，记瓦斯气缸的压强为P瓦，体积为V瓦；在空气气缸和第一煤样罐之间安装第一流量计，通往第一煤样罐的支路上安装第二流量计，通往第二煤样罐的支路上安装第三流量计，形成注气系统。关闭阀门A，打开阀门B，使第一煤样罐和第二煤样罐的压强相等即P10＝P20；打开阀门C，使足够的瓦斯通入到第一煤样罐和第二煤样罐中，分别记录第一流量计、第二流量计、第三流量计的示数n1、n2、n3，并将气缸内剩余气体的量记为n剩余，记录第一煤样罐和第二煤样罐此时的压强P1,P2。上述实验过程中，系统处于温度为25℃～30℃的恒温水浴中。进一步，整个实验进行的过程中，要时刻监测监控流量计、压力表的示数变化，保证实验安全高效的进行。本专利技术的有益效果：本专利技术通过模拟试验，清楚地观察并记录到模拟实验中瓦斯的运移速度，为比较瓦斯在不用破碎程度煤样中运移情况提供理论依据。附图说明图1是测定死空间的装置。图2是模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的装置。图中1为第一阀门，2为第二阀门，3为第三阀门，4为第四阀门，5为烧杯，6为密闭量筒，7为氦气罐，8为第一煤样罐，9为第二煤样罐；10为瓦斯气缸，11为空气气缸，12为真空泵，13为第一流量计，14为第二流量计，15为第三流量计。具体实施方式下面通过实施例来进一步说明本专利技术，但不局限于以下实施例。图1是测定死空间的装置。如图1所示，四通阀的第一阀门1与盛有水的烧杯5相连，第二阀门2与密闭量筒6相连，第三阀门3与氦气罐7连接，通过改变烧杯的高度，使氦气进入密闭量筒中；关闭第三阀门3，打开第四阀门4，使其与第一煤样罐8连接，关闭第四阀门4，打开第三阀门3，使其与第二煤样罐9连接。利用图1所示装置及PV＝nRTz求出的n游离为图2装置中注入游离瓦斯物质的量。图2是模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的装置，包括瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐，两个煤样罐并列设置，将瓦斯气缸10、空气气缸11、第一煤样罐8、第二煤样罐9和真空泵12分别用真空高压管连接好，连接管路上设有流量计和阀门，在空气气缸11和第一煤样罐8之间安装第一流量计13，通往第一煤样罐8的支路上安装第二流量计14，通往第二煤样罐9的支路上安装第三流量计15，将整个系统处于温度为25℃～30℃的恒温水浴中。所述瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐分别与真空泵连接，在空气气缸和第一煤样罐之间安装第一流量计，通往第一煤样罐的支路上安装第二流量计，通往第二煤样罐的支路上安装第三流量计，形成注气系统。各部件之间的连接管路为真空高压管；所述瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐位于温度为25℃～30℃的恒温缸中。将瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐、第二煤样罐和真空泵分别用真空高压管连接好，形成注气系统。将整个系统处于恒温水浴中。采用上述装置模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的方法，包括以下步骤：制作煤样：按照《煤矿安全规程》，称取同一矿井中质量为M＝30kg的煤体制作成粒径为0.20-0.25mm和1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的装置，其特征在于：包括瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐，两个煤样罐并列设置，所述瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐分别与真空泵连接，连接管路上设有流量计和阀门，在空气气缸和第一煤样罐之间安装第一流量计，通往第一煤样罐的支路上安装第二流量计，通往第二煤样罐的支路上安装第三流量计，所述连接管路为真空高压管；所述瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐位于温度为25℃~30℃的恒温缸中。

【技术特征摘要】
1.一种模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的装置，其特征在于：包括瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐，两个煤样罐并列设置，所述瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐分别与真空泵连接，连接管路上设有流量计和阀门，在空气气缸和第一煤样罐之间安装第一流量计，通往第一煤样罐的支路上安装第二流量计，通往第二煤样罐的支路上安装第三流量计，所述连接管路为真空高压管；所述瓦斯气缸、空气气缸、第一煤样罐和第二煤样罐位于温度为25℃~30℃的恒温缸中。2.一种模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的方法，采用权利要求1所述的模拟瓦斯在不同粒径大小煤样中运移的装置，其特征在于：包括如下步骤：（1）制作煤样：得到粒径分别为0.20~0.25mm和1.00~1.30mm的煤样1和煤样2；（2）第一次抽真空：称取相同质量的不同粒径范围的煤样，分别装入煤样罐中，并标记为第一煤样罐和第二煤样罐，启动真空泵抽真空；通过读取真空表读数，待达到试验要求的真空度后，关闭真空泵；（3）测定死空间：根据氦气不吸附瓦斯或者少量吸附瓦斯的特性，用氦气进行游离瓦斯空间的测定，得到第一煤样罐和第二煤样罐的游离瓦斯空间，分别记为V1-V0，V2-V0，其中V0代表氦气进入密闭量筒后的初始状态体积；（4）第二次抽真空：启动真空泵抽真空，打开阀门A，关闭阀门B、C；通过读取真空表读数，待达到试验要求的真空度后，关闭真空泵；（5）注气：利用注气装置，对第一煤样罐和第二煤样罐注入空气，使两边的气压相等，然后注入瓦斯，记录瓦斯气缸的压强为P瓦，体积为V瓦，读取第一流量计、第二流量计、第三流量计的示数n1、n2、n3，记录第一煤样罐和第二煤样罐此时的压强P1、P2；（6）数据处理：根据关系式得出n吸附的值，然后根据得出n...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海纳，郝晓燕，陈晨，徐乐华，冯国瑞，胡胜勇，李振，高强，崔家庆，宋诚，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14