际环境，本发明实施例提供的一种氡在煤岩体多孔介质中迀移参数的采集装置中，还包括角度控制模块、温度控制模块和气体输送模块。
[0025]具体地，角度控制模块包括竖杆5，该竖杆5的底端固定，顶端设有定滑轮6，竖杆5的下部还设有钢丝绳4，钢丝绳4的另一端绕过定滑轮6后与迀移管体的顶端连接。对应地，迀移管体的下部通过两个对称设置的旋转轴承23设置在底座I上，因此迀移管体可绕着该旋转轴承23旋转，进一步可通过收放钢丝绳4将迀移管体放置倾斜到一定状态，不仅可以模拟氡在竖直方向的迀移，还可以模拟氡在水平方向及其他方向的迀移。另外，底座I的上端还设有挡板24，该挡板24的两端固定在底座I的两侧，可以防止迀移管体在竖直状态时发生旋转，从而可使迀移管体保持竖直状态。
[0026]温度控制模块包括温度控制箱17，温度控制箱17内设有自整定PID温度调节器、温度显示仪表和硅油循环控制系统，其中自整定PID温度调节器可以控制硅油循环控制系统内硅油27的温度，而温度显示仪表可以显示硅油循环控制系统内硅油27的温度。硅油循环控制系统的输出管路16和输入管路18分别与设置在迀移管体顶端的硅油进口 7和设置在迀移管体底端的硅油出口 21连接，硅油27通过硅油进口 7流入内管26和外管25之间的密闭腔体，再经由硅油出口 21流入温度控制箱17内，形成闭合回路。利用自整定PID温度调节器可以将硅油27设置成所需的温度，从而温度控制模块可以控制内管26中煤岩体28的温度，这样可使内管26中的煤岩体28具有不同的温度，因此可有效模拟氡在矿井下迀移的温度环境因素。
[0027]气体输送模块包括气瓶2，该气瓶2设置在底座I外部，气瓶2的输气管路3与设置在迀移管体底端的进气口 20连接，迀移管体的顶端对应设有出气口 8，进气口 20处和出气口 8处均设有控制开关阀9。打开进气口 20处的控制开关阀9后，气瓶2中的气体会通过进气口 20持续地进入内管26中，内管26中的气体会进一步通过出气口8释放出去。输气管路3上还设有流量显示计19，通过流量显示计19可控制单位时间内气体的流量，该输气管路3采用不锈钢气路软管。气瓶2内存储的气体为空气、一氧化碳、二氧化碳或甲烷中的一种或几种，这几种气体均为矿井下常见的气体，因此可有效模拟氡在矿井下迀移的气体环境因素。
[0028]利用本发明实施例提供的上述装置进行迀移参数采集时，先通过收放钢丝绳4将迀移管体放置倾斜到一定角度，打开顶端的法兰10，先将铀矿石22放入内管26中，再将特定粒径、湿度及质地的煤岩体28填充到内管26中，然后固定好顶端的法兰10，最后利用钢丝绳4将迀移管体调整到所需的竖直状态、水平状态或其他具有一定角度的倾斜状态。在温度控制箱17内将硅油27设置成所需的温度后，打开硅油循环控制系统，使硅油27流入内管26和外管25之间的密闭腔体中。在气瓶2中存储选自空气、一氧化碳、二氧化碳或甲烷中的一种或几种气体，并通过流量显示计19设置单位时间内气体的流量，分别打开进气口 20处和出气口 8处的控制开关阀9，气瓶2内的气体以一定的速度流入内管26中，并在处于内管26和外管25之间的硅油的作用下保持所需的温度。随着气瓶2内的气体持续进入内管26中，内管26中的气体会进一步通过出气口8释放出去。当气瓶2内不再有气体流入内管26时，将进气口20处的控制开关阀9关闭。待氡在内管26中的煤岩体28中迀移稳定后，测试各个测气管11附近的氡的浓度值，以及此时迀移管体上端处和下端处的煤岩体28的温度值和气体压力值。
[0029]每次进行实验时，需要先设置不同的实验条件，包括选取煤岩体中的煤质、岩质及土质，煤岩体的粒径、湿度和温度，氡的迀移方向以及其他气体对氡迀移的影响等，从而最大程度地模拟了氡在矿井下迀移的实际环境，确保了各种实验条件下氡的浓度值的科学性和实用性。由于氡在煤岩体多孔介质中迀移后的浓度值是非常重要的迀移参数，因此根据获得的各种实验条件下的氡的浓度值数据，再结合渗流理论、扩散理论及团簇理论等多种理论，可计算出氡迀移的渗流速度、团簇速度、各迀移理论的作用比例，进一步可得出氡在煤岩体中的三维空间的分布规律，完善了氡的迀移机理，提高了测氡法探测煤层隐蔽火源位置的探测精度。
[0030]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种氡在煤岩体多孔介质中迀移参数的采集装置，其特征在于，所述装置包括底座，所述底座上设有迀移通道模块，所述迀移通道模块包括双层密封迀移管体，所述迀移管体包括内管和外管，所述内管中装填有煤岩体;所述迀移管体上沿轴向均匀设有至少一个测气管，其中所述测气管的一端位于所述内管内部，另一端延伸出所述外管外部后与多通道测氡气相色谱仪连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述迀移管体的上端和下端分别设有用于测量所述煤岩体温度的温度显示计。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述迀移管体的上端和下端分别设有用于测量气体压力的压力显示计。4.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括角度控制模块，所述角度控制模块包括竖杆，所述竖杆的底端固定，所述竖杆的顶端设有定滑轮，所述竖杆的下部连接有钢丝绳，所述钢丝绳的另一端绕过所述定滑轮后与所述迀移管体的顶端连接，所述迀移管体的下部通过两个对称设置的旋转轴承设置在所述底座上。5.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括温度控制模块，所述温度控制模块包括温度控制箱，所述温度控制箱内设有自整定PID温度调节器、温度显示仪表和硅油循环控制系统;所述自整定PID温度调节器用于控制所述硅油循环控制系统内硅油的温度，所述温度显示仪表用于显示所述硅油的温度，所述硅油循环控制系统的输出管路和输入管路分别与设置在所述迀移管体顶端的硅油进口和设置在所述迀移管体底端的硅油出口连接。6.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括气体输送模块，所述气体输送模块包括气瓶，所述气瓶的输气管路与设置在所述迀移管体底端的进气口连接，所述迀移管体的顶端对应设有出气口，所述进气口处和所述出气口处均设有控制开关阀，所述输气管路上还设有流量显示计。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述气瓶中存储的气体为空气、一氧化碳、二氧化碳或甲烷中的一种或几种。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内管的底部还装有代表氡源的铀矿石O9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测气管之间的间隔距离为50mm。
【专利摘要】本发明提供一种氡在煤岩体多孔介质中迁移参数的采集装置，该装置包括底座，底座上设有迁移通道模块，迁移通道模块包括双层密封迁移管体，迁移管体包括内管和外管，内管中装填有煤岩体；迁移管体上沿轴向均匀设有至少一个测气管，测气管与多通道测氡气相色谱仪连接。该装置还包括角度控制模块、温度控制模块和气体输送模块。本发明不仅能够对迁移参数进行实时的采集，而且最大程度地模拟了氡在矿井下迁移的实际环境，充分考虑了影响氡迁移的多种因素，确保采集的氡在煤岩体多孔介质中的迁移参数具有较好的科学性和实用性，提高了测氡法探测煤层隐蔽火源位置的探测精度。
【IPC分类】G01N15/08, G01N30/02
【公开号】CN105510205
【申请号】CN201610020601
【发明人】文虎, 张铎, 金永飞, 许延辉, 刘博 , 张辛亥
【申请人】西安科技大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月13日