一种煤层临界压力对应的瓦斯含量测试装置及分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种煤层临界压力对应的瓦斯含量测试装置及分析方法，该装置中，气体吸附解吸单元包括煤样罐

【技术实现步骤摘要】
一种煤层临界压力对应的瓦斯含量测试装置及分析方法


[0001]本专利技术涉及煤与瓦斯突出灾害防治领域，特别是一种煤层临界压力对应的瓦斯含量测试装置及分析方法
。

技术介绍

[0002]煤层瓦斯含量是一个反映煤体物理吸附性能
、
煤层瓦斯压力和矿井瓦斯涌出的综合性指标，但把煤层瓦斯含量作为突出预测指标尚未形成一个科学体系，尤其是划分煤层突出危险性与非突出危险性的界限因不同矿区瓦斯地质条件的特殊性而相差甚远
。
[0003]临界瓦斯含量是检验突出煤层瓦斯防治效果的重要指标，对煤与瓦斯突出灾害防治起到重要作用
。
煤与瓦斯突出矿井开采的依据主要是
《
防治煤与瓦斯突出规定
》
，但是该规定中各类临界瓦斯压力值和临界瓦斯含量值并不能很好地适用于所有煤矿的不同煤层
。
这主要是由于受到不同矿区的煤系地质
、
瓦斯赋存等诸多因素的影响，导致煤层的瓦斯含量或压力临界值会有不同
。
因此有必要根据实际矿井煤层的自身特点，研究适合所在矿井的瓦斯压力或瓦斯含量临界值
。
为科学合理准确地确定瓦斯含量或瓦斯压力对应的不同煤层的实际临界值以及适用条件，确保不同煤矿
、
不同煤层瓦斯防治效果检验的可靠性，有必要结合瓦斯基础参数测试以及数学模拟计算方法综合分析确定瓦斯含量和瓦斯压力临界值
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述现有技术存在的问题，提供了一种煤层临界压力对应的瓦斯含量测试装置及分析方法，能够开展不同变质程度煤样在不同压力条件下的残余瓦斯含量试验研究，以初步确定残余瓦斯含量临界值
。
[0005]本专利技术公开了一种煤层临界压力对应的瓦斯含量测试装置，包括：供气单元
、
抽真空单元
、
气体吸附解吸单元
、
数据采集存储单元和
PLC
程序控制单元，其中，气体吸附解吸单元包括煤样罐
、
气样收集袋和装有过饱和盐溶液的解吸量筒；煤样罐的输入端连有三向阀
F2
，供气单元和抽真空单元分别与三向阀
F2
连接，煤样罐的输出端连有三向阀
F3
，解吸量筒和气样收集袋分别与三向阀
F3
连接
。
[0006]数据采集存储单元包括分别与
PLC
程序控制单元电连接的：作用于供气单元的输出端的第一压力传感器
、
作用于煤样罐的第二压力传感器，以及数据采集器
、
工业控制计算机，
PLC
程序控制单元还分别与三向阀
F2、
三向阀
F3
连接
。
[0007]进一步地，所述的供气单元包括依次连接的：高压甲烷气瓶
、
减压阀
、
节流阀
F1、
气体缓冲罐，所述的第一压力传感器作用于节流阀
F1
与气体缓冲罐之间，气体缓冲罐与三向阀
F2
连接
。
[0008]所述的抽真空单元包括真空泵，真空泵与三向阀
F2
连接；真空泵与三向阀
F2
之间还设有真空计
。
[0009]所述的
PLC
程序控制单元分别与节流阀
F1、
真空计电连接
。
[0010]本专利技术还公开了一种煤层临界压力对应的瓦斯含量测试装置的分析方法，包括：
[0011]S1
：通过供气单元对所述的测试装置进行气密性检验；
[0012]S2
：通过抽真空单元对所述的测试装置进行抽真空；
[0013]S3
：通过供气单元向装有煤样的煤样罐通入预定压力的甲烷气体，使得煤样吸附平衡压力达到预定值；
[0014]S4
：待煤样罐中的煤样甲烷吸附平衡后，控制三向阀
F3
使得煤样罐与气样收集袋连通，以卸出煤样罐中的游离甲烷气体进入气体收集袋；当煤样罐压力为0时，控制三向阀
F3
以连通解吸量筒，使得解吸的瓦斯进入解吸量筒内；周期性获取解吸量筒内的解吸瓦斯量，达到预定解析时间后终止；
[0015]S5
：基于煤样罐内释放瓦斯总量
Q
ci
、
游离瓦斯量
Q
di
确定煤层临界压力对应的瓦斯解吸量
△
Q
i
；
[0016]S6
：对于步骤
S4
完成后煤样，获取其残余甲烷含量
△
Q
l
；
[0017]S7
：基于瓦斯解吸量
△
Q
i
、
残余甲烷含量
△
Q
l
以及煤样重量
G
，确定煤层临界压力对应的瓦斯含量
。
[0018]进一步地，所述的供气单元包括依次连接的：高压甲烷气瓶
、
减压阀
、
节流阀
F1、
气体缓冲罐，所述的第一压力传感器作用于节流阀
F1
与气体缓冲罐之间，气体缓冲罐与三向阀
F2
连接
。
[0019]所述的步骤
S1
，包括：
[0020]将煤样放入煤样罐后拧紧密封；将煤样罐与压力传感器和数据采集器完成连接，关闭三向阀
F3
，打开减压阀
、
节流阀
F1、
三向阀
F2
，随后打开高压甲烷气瓶，通入一定压力的甲烷，并通过数据采集器
、
工业控制计算机观察煤样罐内的气体压力数值变化，以检查系统的气密性
。
[0021]进一步地，所述的抽真空单元包括真空泵，真空泵与三向阀
F2
连接，真空泵与三向阀
F2
之间还设有真空计
。
[0022]所述的步骤
S1
还包括：煤样在装罐时，在煤样上部盖有脱脂棉以防止抽真空导致煤样吸入管路造成堵塞
。
[0023]所述的步骤
S2
，包括：关闭高压甲烷气瓶
、
减压阀和节流阀
F1
，并打开三向阀
F2
，将所述的测试装置中的甲烷放空后，关闭三向阀
F2
，连接真空泵和真空计，打开三向阀
F2
并启动真空泵进行抽真空不少于4小时；当真空计指示压力达到
20Pa
时，关闭三向阀
F2
和真空泵，抽真空结束
。
[0024]进一步地，所述的步骤
S3
，包括：
[0025]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种煤层临界压力对应的瓦斯含量测试装置，其特征在于，包括：供气单元
、
抽真空单元
、
气体吸附解吸单元
、
数据采集存储单元和
PLC
程序控制单元，其中，气体吸附解吸单元包括煤样罐
、
气样收集袋和装有过饱和盐溶液的解吸量筒；煤样罐的输入端连有三向阀
F2
，供气单元和抽真空单元分别与三向阀
F2
连接，煤样罐的输出端连有三向阀
F3
，解吸量筒和气样收集袋分别与三向阀
F3
连接；数据采集存储单元包括分别与
PLC
程序控制单元电连接的：作用于供气单元的输出端的第一压力传感器
、
作用于煤样罐的第二压力传感器，以及数据采集器
、
工业控制计算机，
PLC
程序控制单元还分别与三向阀
F2、
三向阀
F3
连接
。2.
根据权利要求1所述的煤层临界压力对应的瓦斯含量测试装置，其特征在于，所述的供气单元包括依次连接的：高压甲烷气瓶
、
减压阀
、
节流阀
F1、
气体缓冲罐，所述的第一压力传感器作用于节流阀
F1
与气体缓冲罐之间，气体缓冲罐与三向阀
F2
连接；所述的抽真空单元包括真空泵，真空泵与三向阀
F2
连接；真空泵与三向阀
F2
之间还设有真空计；所述的
PLC
程序控制单元分别与节流阀
F1、
真空计电连接
。3.
根据权利要求1或2所述的一种煤层临界压力对应的瓦斯含量测试装置的分析方法，其特征在于，包括：
S1
：通过供气单元对所述的测试装置进行气密性检验；
S2
：通过抽真空单元对所述的测试装置进行抽真空；
S3
：通过供气单元向装有煤样的煤样罐通入预定压力的甲烷气体，使得煤样吸附平衡压力达到预定值；
S4
：待煤样罐中的煤样甲烷吸附平衡后，控制三向阀
F3
使得煤样罐与气样收集袋连通，以卸出煤样罐中的游离甲烷气体进入气体收集袋；当煤样罐压力为0时，控制三向阀
F3
以连通解吸量筒，使得解吸的瓦斯进入解吸量筒内；周期性获取解吸量筒内的解吸瓦斯量，达到预定解析时间后终止；
S5
：基于煤样罐内释放瓦斯总量
Q
ci
、
游离瓦斯量
Q
di
确定煤层临界压力对应的瓦斯解吸量
△
Q
i
；
S6
：对于步骤
S4
完成后煤样，获取其残余甲烷含量
△
Q
l
；
S7
：基于瓦斯解吸量
△
Q
i
、
残余甲烷含量
△
Q
l
以及煤样重量
G
，确定煤层临界压力对应的瓦斯含量
。4.
根据权利要求3所述的一种煤层临界压力对应的瓦斯含量测试装置的分析方法，其特征在于，所述的供气单元包括依次连接的：高压甲烷气瓶
、
减压阀
、
节流阀
F1、
气体缓冲罐，所述的第一压力传感器作用于节流阀
F1
与气体缓冲罐之间，气体缓冲罐与三向阀
F2
连接；所述的步骤
S1
，包括：将煤样放入煤样罐后拧紧密封；将煤样罐与压力传感器和数据采集器完成连接，关闭三向阀
F3
，打开减压阀
、
节流阀
F1、
三向阀
F2
，随后打开高压甲烷气瓶，通入一定压力的甲烷，并通过数据采集器
、
工业控制计算机观察煤样罐内的气体压力数值变化，以检查系统的气密性
。5.
根据权利要求4所述的一种煤层临界压力对应的瓦斯含量测试装置的分析方法，其
特征在于，所述的抽真空单元包括真空泵，真空泵与三向阀
F2
...

【专利技术属性】
技术研发人员：田富超，曹垚林，陈明义，张同浩，苏伟伟，李振榕，李帅魁，许亚洲，苏嘉豪，张海龙，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：