一种煤层瓦斯压力测算装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术描述了一种煤层瓦斯压力测算装置和方法，通过测算装置测试并获取多个煤层样品的“首次吸附平衡压力”数据，以及在瓦斯排放固定时间后，获取多个煤层样品的“二次吸附平衡压力”数据；根据煤层样品的“首次”和“二次”吸附平衡压力数据，绘制“首次

【技术实现步骤摘要】
一种煤层瓦斯压力测算装置和方法


[0001]本专利技术涉及煤矿安全生产领域，尤其涉及一种煤层瓦斯压力测算装置和方法。

技术介绍

[0002]煤层瓦斯压力测定方法包括间接法和直接法。其中，间接法需要测定煤层瓦斯含量、孔隙率、吸附常数等，再根据朗格缪尔方程进行推算，测定参数多，周期长，误差大；根据AQ/T 1047《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》，直接法同样需要较长的观察时间，主动式测压需5
‑
20天，被动式测压需要20
‑
30天。
[0003]为了快速得出需要的煤层瓦斯压力数据，目前主要有两种方法：
[0004]a.经验法
[0005]经验法，是根据煤层附近区域的瓦斯压力数据、瓦斯涌出情况及瓦斯地质图等，估算煤层瓦斯压力数据，其估算结果准确度低、误差大。
[0006]b.瓦斯解吸指标推算法
[0007]瓦斯解吸指标推算法，是根据煤样吸附瓦斯的平衡压力与瓦斯解吸指标的关系，对瓦斯压力进行推算，其估算结果同样存在误差较大的问题，因为测定瓦斯解吸指标时，采集煤样质量少，仅为10g，并且瓦斯解吸指标并不是煤样所含瓦斯气体的压力。
[0008]因此，亟需探索一种能够准确、快速测算煤层瓦斯压力的装置与方法。

技术实现思路

[0009]为解决上述存在的现有技术问题，本专利技术提供一种煤层瓦斯压力测算装置和方法。
[0010]本专利技术提供的技术方案如下：
[0011]一种煤层瓦斯压力测算装置，其特征在于，包括罐体、螺旋钢管、罐盖、导气管、管线、进气阀、出气阀和压力表，其中，所述罐体用于定量装入试验煤样，所述罐盖开设有通孔；所述罐盖与所述罐体密封连接，并设有伸入所述罐体的凸台，当所述罐体内装入定量的所述试验煤样后，所述凸台的端面接触且不挤压所述试验煤样平面；所述螺旋钢管设置在所述罐体内部，其至少一端开口，开口端嵌入所述通孔，且所述螺旋钢管开设有多个气孔；所述导气管自所述罐盖的通孔处引出，与所述管线连接，所述进气阀和所述出气阀安装在所述管线上，用于控制瓦斯气体从所述导气管经过所述螺旋钢管进出所述罐体内；所述压力表安装在所述导气管处，用于实时测量和显示所述罐体内的气体压力数值。
[0012]进一步的，所述罐体内侧壁设有一圈限位台阶。
[0013]进一步的，所述罐体的内侧壁设有一段内螺纹，所述内螺纹位于所述限位台阶和所述罐体的开口端面之间；所述凸台的外侧壁开设有与所述内螺纹配合的外螺纹。
[0014]进一步的，所述在罐体和所述罐盖之间设置有密封圈。
[0015]进一步的，所述螺旋钢管的开口端安装有接头，所述接头与所述通孔过盈配合。
[0016]进一步的，所述接头采用硅胶材料或者软木制作。
[0017]一种煤层瓦斯压力测算方法，使用煤层瓦斯压力测算装置，包括以下步骤：
[0018]S1.从煤层区域采集煤样，使用筛网筛出粒径为1mm
‑
3mm的煤样作为试验煤样；
[0019]S2.将试验煤样定量装入所述罐体，至其上平面与所述限位台阶齐平；
[0020]S3.关闭所述出气阀，打开所述进气阀，以压力P1向所述罐体内充入瓦斯气体后关闭所述进气阀，所述试验煤样达到首次吸附平衡状态时，记录此时的压力表数值M1；
[0021]S4.打开所述出气阀并维持固定时间后，关闭所述出气阀，所述试验煤样达到二次吸附平衡状态时，记录此时的压力表数值N1；
[0022]S5.打开所述出气阀并将所述测算装置静置一段时间，至所述试验煤样回复初始状态；
[0023]S6.改变步骤3中的压力为P2，重复步骤3至步骤5，
[0024]记录所述试验煤样达到首次吸附平衡状态时，压力表数值M2；
[0025]记录所述试验煤样达到二次吸附平衡状态时，压力表数值N2；
[0026]S7.多次重复步骤6，并改变步骤3中的瓦斯气体压力，获取：
[0027]所述试验煤样达到首次吸附平衡状态时的一组压力表数值M1………
M
i
………
M
x
，
[0028]所述试验煤样达到二次吸附平衡状态时的一组压力表数值N1………
N
i
………
N
x
；
[0029]S8.以所述数值M1………
M
i
………
M
x
为横坐标，以所述数值N1………
N
i
………
N
x
为纵坐标，绘制“首次
‑
二次吸附平衡压力关系曲线”；
[0030]S9.于煤层所在区域采集煤层实地样品，并于步骤S4中所述的固定时间内，完成煤层实地样品筛分取样和装入所述罐体，关闭所述进气阀和出气阀，当煤层实地样品达到二次吸附平衡状态时，记录此时的压力表数值N
实
；
[0031]S10.根据所述“首次
‑
二次吸附平衡压力关系曲线”，获取对应所述N
实
的煤层实地样品首次吸附平衡压力M
实
，所述M
实
即为煤层所在区域的煤层瓦斯压力推算值。
[0032]进一步的，步骤S4中所述的固定时间为3min。
[0033]本专利技术的有益效果：
[0034]1.本专利技术描述的煤层瓦斯压力测算装置和方法，能准确测量煤样首次吸附平衡压力和二次吸附平衡压力的数值，通过建立首次
‑
二次吸附平衡压力关系曲线图，可以快速获得相对准确的煤层瓦斯压力数据。
[0035]2.本专利技术描述的煤层瓦斯压力测算装置，罐体内设置的限位台阶，能够限定每次试验煤样的数量，当煤样装填至该位置时，拧紧罐盖，罐盖的凸台端面刚好与煤样接触，既不压缩煤样，也不留多余空间，确保了每次实验的一致性。
[0036]3.本专利技术描述的煤层瓦斯压力测算装置，在罐体中内置带气孔的螺旋钢管，注入的瓦斯气体可以通过螺旋钢管上面的气孔快速与煤样接触，而不需要从煤样的上部逐渐向下渗透，既可以提高吸附速度，又能提高整个煤样吸附瓦斯气体的均衡性；同样的，在排放罐体中的煤样瓦斯气体时，也能提升排放速率和均衡性。
附图说明
[0037]图1：本专利技术的煤层瓦斯压力测算装置结构示意图；
[0038]图2：首次
‑
二次吸附平衡压力关系曲线图。
[0039]符号说明
[0040]1‑
罐体,11
‑
限位台阶，12
‑
内螺纹；
[0041]2‑
螺旋钢管，21
‑
接头，22
‑
气孔；
[0042]3‑
罐盖，31
‑
底座，32
‑
凸台，33
‑
通孔，34
‑
外螺纹；
[0043]4‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤层瓦斯压力测算装置，其特征在于，包括罐体、螺旋钢管、罐盖、导气管、管线、进气阀、出气阀和压力表，其中，所述罐体用于定量装入试验煤样，所述罐盖开设有通孔；所述罐盖与所述罐体密封连接，并设有伸入所述罐体的凸台，当所述罐体内装入定量的所述试验煤样后，所述凸台的端面接触且不挤压所述试验煤样平面；所述螺旋钢管设置在所述罐体内部，其至少一端开口，开口端嵌入所述通孔，且所述螺旋钢管开设有多个气孔；所述导气管自所述罐盖的通孔处引出，与所述管线连接，所述进气阀和所述出气阀安装在所述管线上，用于控制瓦斯气体从所述导气管经过所述螺旋钢管进出所述罐体内；所述压力表安装在所述导气管处，用于实时测量和显示所述罐体内的气体压力数值。2.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯压力测算装置，其特征在于，所述罐体内侧壁设有一圈限位台阶。3.根据权利要求2所述的一种煤层瓦斯压力测算装置，其特征在于，所述罐体的内侧壁设有一段内螺纹，所述内螺纹位于所述限位台阶和所述罐体的开口端面之间；所述凸台的外侧壁开设有与所述内螺纹配合的外螺纹。4.根据权利要求3所述的一种煤层瓦斯压力测算装置，其特征在于，所述在罐体和所述罐盖之间设置有密封圈。5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的一种煤层瓦斯压力测算装置，其特征在于，所述螺旋钢管的开口端安装有接头，所述接头与所述通孔过盈配合。6.根据权利要求5所述的一种煤层瓦斯压力测算装置，其特征在于，所述接头采用硅胶材料或者软木制作。7.根据权利要求5所述的一种煤层瓦斯压力测算装置，其特征在于，所述螺旋钢管的气孔的直径小于所述试验煤样的粒径。8.一种煤层瓦斯压力测算方法，使用权利要求1至7任一项权利要求所述的煤层瓦斯压力测算装置，其特征在于，包括以下步骤：S1.从煤层区域采集煤样，使用筛网筛出粒径为1mm
‑
3mm的煤样作为试验煤样；S2.将试验煤样定量装入所述罐体，至其上平面与所述限位台阶齐平；S3.关闭所述出气阀，打开所述进气阀，以压力P1向所述罐体内充入瓦斯气体后关闭所述进气阀，所述试...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐黎明，武建国，姚志勇，王江，吴立忠，刘鑫，
申请(专利权)人：华北科技学院中国煤矿安全技术培训中心，
类型：发明
国别省市：