一种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种煤样瓦斯吸附解吸实验系统，具体涉及一种适用于研究一种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统，包括供瓦斯装置、负压抽放装置、吸附装置、解吸集气系统、供氦气装置、测压系统、应力监测系统和温度监测系统。供瓦斯装置、供氦气装置、负压抽放装置、吸附装置之间并联；吸附装置通过管路与解吸集气系统连通。吸附装置包括样品罐和参照罐，样品罐和参照罐均位于恒温水箱中。样品罐的底部设有煤柱支架，煤柱支架上设有测试煤柱。本实用新型的测试系统，可对井下煤样瓦斯吸附解吸过程中温度变化和应力变化进行连续准确测量，避免传统利用粉末煤体进行实验的弊端。
【专利说明】
一种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种煤样瓦斯吸附解吸实验系统，具体涉及一种适用于研究煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统。【背景技术】
[0002]煤与瓦斯突出过程是极其复杂的，目前尚没有提出统一的突出机理。研究煤体瓦斯解吸扩散规律，对于煤与瓦斯突出预测、煤层瓦斯含量预测等具有很重要的现实意义。研究表明:在煤层中，影响瓦斯解吸扩散的因素有很多:煤的分子结构、煤体内部孔隙特征、煤和瓦斯气体的物理化学性质等;宏观上有煤样粒度、煤的破坏类型、煤体内原始瓦斯含量、 吸附平衡压力等。煤体在瓦斯吸附和解吸过程中，煤体的温度和应力状态会发生变化。近年来，许多研究者对煤体瓦斯解吸过程规律进行了研究，并设计出煤体吸附解吸过程热效应实验测试装置，但存在以下缺陷:以往测试煤体瓦斯吸附解吸热效应时，均是将井下采集的煤样加工成煤粉，然后再进行煤粉的吸附解吸试验，并测得相关实验数据。这样煤粉的测试与井下煤体在原始状态下瓦斯吸附解吸存在较大的区别，因此试验测得的数据与井下煤体瓦斯吸附解吸情况有较大误差;此外以往煤粉瓦斯吸附解吸过程中，也无法测得井下煤体瓦斯吸附解吸过程中煤体的应力变化，因此，有必要设计一种能真实模拟测试井下煤体瓦斯吸附解吸过程中温度和应力变化的测试系统。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统，可对井下煤样瓦斯吸附解吸过程中温度变化和应力变化进行连续准确测量，避免传统利用煤粉进行实验的弊端，为全面研究煤柱瓦斯吸附解吸过程中的温度和应力变化提供了实验基础。
[0004]本实用新型通过下述技术方案来实现:
[0005]—种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统，包括供瓦斯装置、负压抽放装置、吸附装置、解吸集气系统、供氦气装置和测压系统。供瓦斯装置、供氦气装置、负压抽放装置、吸附装置之间并联，吸附装置通过管路与解吸集气系统连通。吸附装置包括样品和参照罐，样品罐和参照罐均位于恒温水箱中。测压系统包括位于样品罐、参照罐的进气口上的两个压力传感器;压力传感器通过导线与控制台连接。样品罐的底部设有煤柱支架，煤柱支架上设有测试煤柱。煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统还包括应力监测系统和温度监测系统;应力监测系统包括至少一个位于煤柱侧表面的应变片传感器;温度监测系统包括位于样品罐内壁上的红外温度传感器;应变片传感器和红外温度传感器通过数据线与数据采集仪和计算机串联连接。
[0006]进一步地，上述样品罐包括罐体和罐盖;罐体与罐盖法兰连接。
[0007]进一步地，上述罐体和罐盖之间设有至少一个“0”型密封圈。
[0008]进一步地，上述罐体的内壁和罐盖的底部均设有隔热装置。
[0009]进一步地，上述罐盖上设有空心螺栓;应变片传感器和红外温度传感器的数据线通过空心螺栓与数据采集仪和计算机串联连接。[0〇10]进一步地，上述的空心螺栓由娃橡胶密封。
[0011]本实用新型的测试系统可以直接对井下采集的不同煤样在不同瓦斯压力下进行瓦斯吸附解吸实验，深入分析煤样瓦斯吸附解吸扩散规律，可对井下煤样瓦斯吸附解吸过程中骨架变形、温度变化和应力变化进行连续准确测量，避免传统利用煤粉进行实验的弊端，为研究煤柱瓦斯吸附解吸过程中的温度和应力变化提供了实验基础，对于研究煤层瓦斯突出防治具有重要意义。【附图说明】
[0012]附图1是本实用新型一种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统的结构示意图；
[0013]附图2是本实用新型中样品罐的结构示意图；
[0014]图中:1-供瓦斯装置;2-负压抽放装置;3-解吸集气系统;4-样品罐;40-罐体;41-罐盖;42-隔热装置;43-空心螺栓;44-进气口； 46-密封圈；47-煤柱支架;48-煤柱;49-参照罐;5-供氦气装置;61-应变片传感器;62-红外温度传感器;63-数据采集仪;64-计算机;65-压力传感器;66-控制台。【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作更进一步的说明，以便本领域内的技术人员了解本实用新型。
[0016]—种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统，包括供瓦斯装置1、负压抽放装置2、吸附装置、解吸集气系统3、供氦气装置5和测压系统。供瓦斯装置1、供氦气装置5、负压抽放装置 2、吸附装置之间并联;吸附装置通过管路与解吸集气系统3连通。吸附装置包括样品罐4和参照罐49,样品罐40和参照罐49均位于恒温水箱7中。测压系统包括位于样品罐4、参照罐49 的进气口 44上的两个压力传感器65;压力传感器65通过导线与控制台66连接。样品罐4的底部设有煤柱支架47,煤柱支架47上设有测试煤柱48。煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统还包括应力监测系统和温度监测系统;应力监测系统包括至少一个位于煤柱48侧表面的应变片传感器61;温度监测系统包括位于样品罐4内壁上的红外温度传感器62;应变片传感器61 和红外温度传感器62通过数据线与数据采集仪62和计算机63串联连接。[〇〇17] 样品罐4包括罐体40和罐盖41;罐体40与罐盖41法兰连接。罐体40和罐盖41之间设有至少一个“0”型密封圈46。罐体40的内壁和罐盖41的底部均设有隔热装置42。罐盖41上设有空心螺栓43;应变片传感器61和红外温度传感器62的数据线通过空心螺栓43与数据采集仪62和计算机63串联连接。空心螺栓43由硅橡胶密封。
[0018]在使用该测试系统试验时，按照以下步骤进行:(1)首先，采集井下工作面的新鲜煤样加工成煤柱，并放置在样品罐4内部的煤柱支架47上，并安装连接好应力监测系统和温度监测系统，准备实验。(2)测试系统的气密性检测:将样品罐4和参照罐49与整体测试系统相连，然后打开压力监测系统和供氦气装置5,对整个测试系统进行充气，达到或超过实验所需最高瓦斯压力后，持续6h以上，观察测压系统控制台66的样品罐4和参照罐49压力值变化情况。若压力值降低明显，则说明系统存在漏气点，必须对各个部分进行排查并处理;若压力没有明显变化，则说明系统气密性良好；(3)进行瓦斯吸附测试:打开负压抽放装置2， 使整个测试系统处于真空状态，然后打开测温系统和测压系统，并打开供瓦斯装置1，并持续供瓦斯直至设定瓦斯压力，形成试验所需瓦斯条件;使参照罐49和样品罐4中煤体分别进行瓦斯吸附过程，通过压力传感器65监测参照罐49和样品罐4中瓦斯压力变化，并通过温度监测系统和应力监测系统持续监测参照罐49和样品罐4中煤柱瓦斯吸附过程中的温度和应力变化规律，获得煤柱瓦斯吸附特性规律;(4)进行瓦斯解吸测试:瓦斯吸附试验结束后，对样品罐4和参照罐49同时解吸。瓦斯解吸的初始阶段，解吸速度非常快，对初始阶段的解吸过程进行录像保存，解吸实验结束后再回放录像读取解吸初始阶段的瓦斯体积和时间。记录并保存整个过程的温度变化和压力变化情况。(5)对不同煤样，重复步骤(1M4)依次进行瓦斯吸附解吸实验，对得到煤柱吸附解吸过程煤体本身骨架变形、温度、应力的变化，并对煤柱瓦斯解吸量进行数据处理。
[0019]本实用新型的测试系统可以直接对井下采集的不同煤样在不同瓦斯压力下进行瓦斯吸附解吸实验，深入分析煤样瓦斯吸附解吸扩散规律，可对井下煤样瓦斯吸附解吸过程中骨架变形、温度变化和应力变化进行连续准确测量，避免传统利用煤粉进行实验的弊端，为研究煤柱瓦斯吸附解吸过程中的温度和应力变化提供了实验基础，对于研究煤层瓦斯突出防治具有重要意义。
[0020]以上实施方式仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案； 因此尽管本说明书参照上述的各个实施方式对本实用新型已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换;而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统，包括供瓦斯装置(1)、负压抽放装置(2)、吸 附装置、解吸集气系统(3)、供氦气装置(5)和测压系统，所述供瓦斯装置(1)、供氦气装置 (5)、负压抽放装置(2)、吸附装置之间并联，所述吸附装置通过管路与解吸集气系统(3)连 通;所述吸附装置包括样品罐(4)和参照罐(49)，所述样品罐(4)和参照罐(49)均位于恒温 水箱(7)中，所述测压系统包括位于样品罐(4)、参照罐(49)的进气口(44)上的两个压力传 感器(65);所述压力传感器(65)通过导线与控制台(66)连接，其特征在于，所述样品罐(4) 的底部设有煤柱支架(47)，所述煤柱支架(47)上设有测试煤柱(48);所述煤柱瓦斯吸附解 吸多参数测试系统还包括应力监测系统和温度监测系统;所述应力监测系统包括至少一个 位于煤柱(48)侧表面的应变片传感器(61);所述温度监测系统包括位于样品罐(4)内壁上 的红外温度传感器(62);所述应变片传感器(61)和红外温度传感器(62)通过数据线与数据 采集仪(63 )和计算机(64 )串联连接。2.如权利要求1所述的一种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统，其特征在于，所述样品 罐(4)包括罐体(40)和罐盖(41);所述罐体(40)与罐盖(41)法兰连接。3.如权利要求2所述的一种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统，其特征在于，所述罐体 (40)和罐盖(41)之间设有至少一个“0”型密封圈(46)。4.如权利要求3所述的一种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统，其特征在于，所述罐体(40)的内壁和罐盖(41)的底部均设有隔热装置(42)。5.如权利要求4所述的一种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统，其特征在于，所述罐盖(41)上设有空心螺栓(43);所述应变片传感器(61)和红外温度传感器(62)的数据线通过空 心螺栓(43 )与数据采集仪(62 )和计算机(63 )串联连接。6.如权利要求5所述的一种煤柱瓦斯吸附解吸多参数测试系统，其特征在于，所述的空 心螺栓(43)由硅橡胶密封。
【文档编号】G01N7/04GK205593876SQ201620410760
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】杨涛, 聂百胜, 陈学习, 陈鹏
【申请人】华北科技学院