测定振动条件下煤对瓦斯解吸特征的实验系统及实验方法技术方案

测定振动条件下煤对瓦斯解吸特征的实验系统及实验方法，属于煤矿安全技术领域。实验系统：包括变频振动系统、振动监测系统、煤样粉碎系统、脱气系统、瓦斯吸附系统及瓦斯解吸系统；变频振动系统包括振动电机、振动平台、减振弹簧、机座、变频器、电源按钮及外接电位器，振动电机固定在振动平台上，振动平台设置在机座上方，振动平台与机座之间通过减振弹簧相连接；在振动电机的上、下两端分别设置有第一偏心重锤和第二偏心重锤，振动电机、电位器及电源按钮分别与变频器相连接。实验方法：包括不同振动条件下煤对瓦斯的吸附解吸实验方法和煤样粉碎解吸实验方法。本发明专利技术能够测定不同振动条件下煤对瓦斯的吸附解吸特征和粉碎解吸特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤矿安全
，特别是涉及一种测定不同振动条件下煤对瓦斯吸附解吸特征和粉碎解吸特征的实验系统及实验方法。
技术介绍
以往的煤对瓦斯的吸附解吸实验系统未考虑振动荷载对煤样吸附解吸的影响。煤矿采掘活动中存在采煤机割煤扰动、井下爆破振动、矿压显现、矿震、冲击地压等多种振源，振动作用使得瓦斯在煤体骨架表面上的附着力降低，同时振动产生的热能使煤体温度升高，由朗格缪尔吸附曲线可知，煤对瓦斯的吸附作用随着温度升高逐渐降低；另一方面，受振动影响煤体内部原生裂隙再次发育，增加了煤体透气性；因此，振动作用对煤体瓦斯解吸扩散有较大促进作用。已有的实验系统不能反映采动过程振动效应对煤吸附解吸瓦斯的影响。目前，研宄煤样粉碎过程解吸量的实验系统未考虑不同振动条件时解吸规律。由于不同的振动扰动活动，振动幅值、振动频率、振动速度等均不相同，振动产生的热效应及对煤体破碎程度等都有一定差异，瓦斯解吸规律也存在一定差异。煤样粉碎过程，不同振动强度对煤样解吸规律也有一定影响，目前的实验系统仅限于研宄最终的解吸总量，不能完成对不同振动条件下煤样粉碎过程中解吸规律的实验。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种，本专利技术能够测定不同振动条件下煤对瓦斯的吸附解吸特征和粉碎解吸特征。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种测定振动条件下煤对瓦斯解吸特征的实验系统，包括变频振动系统、振动监测系统、煤样粉碎系统、脱气系统、瓦斯吸附系统及瓦斯解吸系统；所述变频振动系统包括振动电机、振动平台、减振弹簧、机座、变频器、电源按钮及外接电位器，所述振动电机固定在振动平台上，振动平台设置在机座上方，振动平台与机座之间通过减振弹簧相连接；在所述振动电机的上、下两端分别设置有第一偏心重锤和第二偏心重锤，所述振动电机、电位器及电源按钮分别与变频器相连接；所述振动监测系统包括振动传感器和振动参数分析仪，所述振动传感器固定在振动平台上，其与振动参数分析仪相连接；所述煤样粉碎系统包括料钵及冲击块，所述料钵安装在振动平台上，冲击块放置在料钵内；所述料钵配置有密封盖，在密封盖上设置有气嘴；在振动平台上设置有活动梁，活动梁与料钵密封盖相接触；所述脱气系统包括真空泵、第三控制阀、第五控制阀、真空规管及真空计，所述真空泵与第三控制阀的一端相连接，第三控制阀的另一端一路经第五控制阀与料钵密封盖上的气嘴相连接，另一路经真空规管与真空计相连接；所述瓦斯吸附系统包括高压气瓶、第一控制阀、调压阀、压力表及第二控制阀，所述高压气瓶的出口经第一控制阀与调压阀的一端相连接，调压阀的另一端经压力表与第二控制阀的一端相连接，第二控制阀的另一端与料钵密封盖上的气嘴相连接；所述瓦斯解吸系统包括瓦斯解吸速度测定仪及第四控制阀，所述瓦斯解吸速度测定仪固定在水槽内，在水槽内设置有温度计；所述瓦斯解吸速度测定仪通过第四控制阀与料钵密封盖上的气嘴相连接。所述减振弹簧设置有六个，减振弹簧与振动电机的转轴平行设置。在所述振动平台上设置有安装料钵的凹槽，料钵安装在所述凹槽内。在所述料钵上设置有两个把柄。所述冲击块为圆柱体，采用硬质合金钢制成。在所述料钵与密封盖的结合处设置有密封垫。所述气嘴采用空心螺杆型，气嘴的底端伸入到料钵密封盖内侧，与料钵腔体相连通。在所述活动梁与料钵密封盖之间设置有橡胶垫。在所述振动平台上设置有压紧把手，活动梁通过压紧把手压紧固定密封盖。采用所述的测定振动条件下煤对瓦斯解吸特征的实验系统的实验方法，包括不同振动条件下煤对瓦斯的吸附解吸实验方法和不同振动条件下煤样粉碎解吸实验方法；不同振动条件下煤对瓦斯的吸附解吸实验方法，包括如下步骤:步骤一:实验前准备在新鲜的采掘工作面煤壁采集煤样，进行严密封装后送至实验室，将煤样制成颗粒状或标准正方体或长方体试件，并放入恒温箱中烘干；将料钵中的冲击块取出，实验过程中料钵内不放置冲击块；检查系统内各管线是否连接可靠及各通气装置的气密性，首先，高压气瓶采用氮气气瓶进行气密性检查；关闭第二控制阀，打开第一控制阀，观测压力表的示数是否稳定，稳定则不漏气，慢速调节调压阀，检查调压阀是否连接可靠；关闭第四控制阀和第五控制阀，打开第二控制阀，检查料钵是否漏气；打开第四控制阀，检查瓦斯解吸速度测定仪是否连接可靠；关闭第二控制阀和第四控制阀；打开第三控制阀，启动真空泵，检查真空规管和真空计是否连接可靠；打开第五控制阀，对料钵抽真空，检查料钵是否漏气；通过电源按钮启动振动电机，分别调节电位器和变频器，观察振动效果，同时检查振动参数分析仪是否连接可靠；启动振动电机后，重复上述步骤再次检测系统内各管线是否连接可靠及各通气装置的气密性；步骤二:煤样脱气关闭第五控制阀，取下料钵，将煤样放入料钵内，并安装好密封垫和密封盖，提起把柄将料钵放置在振动平台上，在料钵密封盖上放置橡胶垫，将活动梁压在橡胶垫上，并放下压紧把手将密封盖压紧卡死；打开第五控制阀，启动真空泵对煤样脱气，持续抽真空数小时，待真空计的压力示数保持不变时，关闭第五控制阀，关闭真空泵；步骤三:煤样吸附高压气瓶采用瓦斯气瓶，打开第二控制阀对煤样充气，通过调压阀控制充气压力使充气压力维持稳定值；待吸附达到平衡后，通过电源按钮启动振动电机，使煤样吸附过程处于振动环境，通过调节电位器改变振动速度，通过调节变频器改变振动频率，通过调节振动电机上的第一偏心重锤和第二偏心重锤的相对角度改变振动幅值，并通过振动参数分析仪记录振动参数，进行不同振动条件下的吸附实验；步骤四:煤样解吸首先，关闭第一控制阀和第二控制阀，打开第四控制阀，通过电源按钮启动振动电机，使煤样解吸过程处于振动环境，通过调节电位器改变振动速度，通过调节变频器改变振动频率，通过调节振动电机上的第一偏心重锤和第二偏心重锤的相对角度改变振动幅值，并通过振动参数分析仪记录振动参数；每隔一定时间观测并记录一次瓦斯解吸速度测定仪的读数，同时记录水槽内温度计测得的水温，并记录解吸过程中实验环境的大气压，进行不同振动条件下的解吸实验；不同振动条件下煤样粉碎解吸实验方法，包括如下步骤:步骤当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定振动条件下煤对瓦斯解吸特征的实验系统，其特征在于包括变频振动系统、振动监测系统、煤样粉碎系统、脱气系统、瓦斯吸附系统及瓦斯解吸系统；所述变频振动系统包括振动电机、振动平台、减振弹簧、机座、变频器、电源按钮及外接电位器，所述振动电机固定在振动平台上，振动平台设置在机座上方，振动平台与机座之间通过减振弹簧相连接；在所述振动电机的上、下两端分别设置有第一偏心重锤和第二偏心重锤，所述振动电机、电位器及电源按钮分别与变频器相连接；所述振动监测系统包括振动传感器和振动参数分析仪，所述振动传感器固定在振动平台上，其与振动参数分析仪相连接；所述煤样粉碎系统包括料钵及冲击块，所述料钵安装在振动平台上，冲击块放置在料钵内；所述料钵配置有密封盖，在密封盖上设置有气嘴；在振动平台上设置有活动梁，活动梁与料钵密封盖相接触；所述脱气系统包括真空泵、第三控制阀、第五控制阀、真空规管及真空计，所述真空泵与第三控制阀的一端相连接，第三控制阀的另一端一路经第五控制阀与料钵密封盖上的气嘴相连接，另一路经真空规管与真空计相连接；所述瓦斯吸附系统包括高压气瓶、第一控制阀、调压阀、压力表及第二控制阀，所述高压气瓶的出口经第一控制阀与调压阀的一端相连接，调压阀的另一端经压力表与第二控制阀的一端相连接，第二控制阀的另一端与料钵密封盖上的气嘴相连接；所述瓦斯解吸系统包括瓦斯解吸速度测定仪及第四控制阀，所述瓦斯解吸速度测定仪固定在水槽内，在水槽内设置有温度计；所述瓦斯解吸速度测定仪通过第四控制阀与料钵密封盖上的气嘴相连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁冰，袁欣鹏，孙维吉，张秀平，王岩，赵海波，王维华，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21