外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置及其使用方法，利用煤样罐装填煤样；利用恒温水浴箱保持煤样罐温度恒定；利用抽真空装置与所述煤样罐连通并用于将所述煤样罐抽真空；利用甲烷注入装置与所述煤样罐连通并用于向煤样罐内注入甲烷气体；利用注水装置与所述煤样罐连通并用于向所述煤样罐内注水；利用晃动装置与所述煤样罐连接并用于带动所述煤样罐晃动以使煤样翻滚；利用解吸测量装置与所述煤样罐连通并用于测量所述煤样的瓦斯解吸量。本发明专利技术不会破坏煤样的原生孔隙结构，以能够真实反映煤矿现场瓦斯在煤均匀润湿条件下的解吸特性。

【技术实现步骤摘要】
外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置及其使用方法
本专利技术涉及瓦斯解吸特性的研究
，具体的涉及外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置及其使用方法。
技术介绍
随着开采规模和开采深度的加大，我国大部分煤矿将成为低透气性矿井，要进行瓦斯（主要为甲烷）抽采必须采取煤层增透措施。在低透气性煤层卸压增透技术方面，水力化技术得到广泛应用，而外液的侵入改变了瓦斯的解吸特性。在外液对瓦斯解吸特性影响研究方面，专利（CN201410011978.8）提供了一种煤层注水抑制瓦斯解吸效应的模拟测试方法及装置，该方法需要将煤样粉碎，粉碎后的煤样孔隙结构发生变化，而原生孔隙结构是造成水锁效应的重要因素，该方法忽略了水锁效应这一因素。专利（CN201010580065.X）提供了一种外加水分对含瓦斯煤体解吸特性的测试方法，该方法通过利用搅拌装置是煤样均匀润湿，搅拌装置在转动过程中容易将煤样搅碎，同样亦破坏了煤样的原生孔隙结构。专利（CN201120045979.6）提供了一种外液侵入条件下水锁实验装置，该装置通过一个内置外液联动装置实现煤样的润湿，因为煤样堆积煤样罐中，外液自上而下喷洒在煤样表面，这会使得煤样难以均匀润湿，这与现场工程中煤样注水均匀性相悖。鉴于此，本专利技术人为此研制出外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置及其使用方法，有效的解决了上述问题，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置，不会破坏煤样的原生孔隙结构，以能够真实反映煤矿现场瓦斯在煤均匀润湿条件下的解吸特性。目的还在于上述外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置的使用方法，以真实的获得不同外液量侵入条件下的瓦斯解吸特性。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置及其使用方法，包括：煤样罐，所述煤样罐用于装填煤样；恒温水浴箱，用于保持煤样罐温度恒定；抽真空装置，与所述煤样罐连通并用于将所述煤样罐抽真空；甲烷注入装置，与所述煤样罐连通并用于向煤样罐内注入甲烷气体；注水装置，与所述煤样罐连通并用于向所述煤样罐内注水；晃动装置，与所述煤样罐连接并用于带动所述煤样罐晃动以使煤样翻滚；以及解吸测量装置，与所述煤样罐连通并用于测量所述煤样的瓦斯解吸量。可选的进一步改进为，所述煤样罐具有密封的罐盖，所述罐盖用于安装或接通所述抽真空装置、所述甲烷注入装置、所述解吸测量装置、所述注水装置和所述晃动装置；所述测试装置还包括：多通阀，具有至少四通及以上，所述抽真空装置、所述甲烷注入装置和所述解吸测量装置预先接通至所述多通阀，再通过所述多通阀接通至所述煤样罐；以及总阀门，安装于所述罐盖，所述总阀门通过一管路与所述多通阀连通。可选的进一步改进为，所述抽真空装置包括：真空泵；第一管路，用于将所述真空泵接通至所述煤样罐；第一阀门，安装于所述第一管路，用于控制第一管路的通断；以及第一压力表，安装于所述第一管路，用于检测所述第一管路的气压。可选的进一步改进为，所述甲烷注入装置包括：甲烷瓶，容置有甲烷；第二管路，用于将所述甲烷瓶接通至所述煤样罐；第二阀门，安装于所述第二管路，用于控制所述第二管路的通断；减压阀，安装于所述第二管路位于所述第二阀门和所述甲烷瓶之间的位置；以及第二压力表，安装于所述第二管路，用于检测所述第二管路的气压。可选的进一步改进为，所述解吸测量装置包括：量筒组件，用于测量气体体积；第三管路，一端用于接通至所述煤样罐，另一端伸入所述量筒组件的量筒内；第三阀门，安装于所述第三管路，用于控制所述第三管路的通断；以及第三压力表，安装于所述第三管路，用于检测所述第三管路的气压。可选的进一步改进为，所述测试装置还包括：雾化喷头，安装于所述煤样罐内的顶部，所述雾化喷头和所述注水装置连通。可选的进一步改进为，所述注水装置包括：蠕动泵，用于泵送水；水管，用于接通所述蠕动泵和所述雾化喷头；单向阀，安装于所述水管，用于防止位于雾化喷头侧的水倒流；以及第四压力表，用于检测所述蠕动泵的泵送水压。可选的进一步改进为，所述晃动装置包括：固定架；摆动驱动装置，固定安装于所述固定架；水平摆杆，被所述摆动驱动装置带动而作水平摆动；转轴，转动安装于所述水平摆杆上，所述转轴的下端固定安装于所述煤样罐；以及转动驱动装置，固定安装于所述水平摆杆上，用于驱动所述转轴转动。本专利技术提供的外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置的使用方法，包括如下步骤：1）选取一定粒径的煤样放入煤样罐内；2）等温吸附：将所述煤样罐放入恒温水浴箱中，再利用抽真空装置将所述煤样罐抽真空，然后利用甲烷注入装置向已被抽真空的所述煤样罐中注入甲烷气体并保持一段时间；3）注液润湿：移除所述恒温水浴箱，然后利用注水装置向所述煤样罐中注入一定量的水，注水完成后，再利用晃动装置使所述煤样罐晃动以使煤样翻滚，直至煤样被均匀润湿后停止晃动，重新将煤样罐放置于恒温水浴箱内并静置一段时间；4）解吸实验：将解吸测量装置连通所述煤样罐，并收集解吸出的甲烷气体，测量解吸量以获得解吸实验数据；5）重复上述步骤1-4，其中每一次重复时所采用的煤样粒径一致，并且每一次重复时改变步骤3中的注水量。可选的进一步改进为，所述煤样罐在所述恒温水浴箱中的恒温水浴温度为30℃；所述步骤2中利用抽真空装置将所述煤样罐抽真空的过程为，当真空压力降至10Pa时，继续抽真空3-5小时；所述步骤2中利用甲烷注入装置向已被抽真空的所述煤样罐中注入甲烷气体并保持一段时间的过程为，待煤样罐甲烷气体压力达到设定值时，该压力下继续保持24小时；所述步骤3中晃动装置使所述煤样罐晃动的时间为1-1.5小时；所述步骤3中重新将煤样罐放置于恒温水浴箱内并静置一段时间的时长为3-4小时。采用上述方案后，本专利技术采用煤样罐来装填煤样，而煤样的均匀润湿，则通过晃动装置带动煤样罐晃动，从而使煤样不断翻滚与水份均匀接触，达到均匀润湿的目的。由于煤样之间的翻滚碰撞作用不足以破坏煤样的原生孔隙结构，即本专利技术充分考虑了与原生孔隙相关的水锁效应这一因素，因此能够真实反映煤矿现场瓦斯在煤均匀润湿条件下的解吸特性，使外液对瓦斯解吸特性影响的研究更准确。实验时，改变注水量即可测试不同外液量侵入条件下的瓦斯解吸特性。附图说明图1是本实施例的结构示意图。标号说明煤样罐1，罐盖11，雾化喷头12；恒温水浴箱2；抽真空装置3，真空泵31，第一管路32，第一阀门33，第一压力表34，甲烷注入装置4，甲烷瓶41，第二管路42，第二阀门43，减压阀44，第二压力表45；注水装置5，蠕动泵51，水管52，单向阀53，第四压力表54；晃动装置6，摆动驱动装置61，水平摆杆62，转轴63，转动驱动装置64；解吸测量装置7，量筒组件71，第三管路72，第三阀门73，第三压力表74；多通阀8；总阀门9。具体实施方式为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例来对本专利技术进行详细阐述。文中所述的第一、第二、第三、第四等类似描述仅用于区别彼此并无顺序之意。如图1所示，是本专利技术揭示的外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置，主要包括煤样罐1、恒温水浴箱2、抽真空装置3、甲烷注入装置4、注水装置5、晃动装置6和解吸测量装置7。实验时，需采用等温吸附，因此通过恒温水浴箱2来保持煤样罐1的温度恒定。煤样本文档来自技高网...

【技术保护点】
外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置，其特征在于，包括：煤样罐，所述煤样罐用于装填煤样；恒温水浴箱，用于保持煤样罐温度恒定；抽真空装置，与所述煤样罐连通并用于将所述煤样罐抽真空；甲烷注入装置，与所述煤样罐连通并用于向煤样罐内注入甲烷气体；注水装置，与所述煤样罐连通并用于向所述煤样罐内注水；晃动装置，与所述煤样罐连接并用于带动所述煤样罐晃动以使煤样翻滚；以及解吸测量装置，与所述煤样罐连通并用于测量所述煤样的瓦斯解吸量。

【技术特征摘要】
1.外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置，其特征在于，包括：煤样罐，所述煤样罐用于装填煤样；恒温水浴箱，用于保持煤样罐温度恒定；抽真空装置，与所述煤样罐连通并用于将所述煤样罐抽真空；甲烷注入装置，与所述煤样罐连通并用于向煤样罐内注入甲烷气体；注水装置，与所述煤样罐连通并用于向所述煤样罐内注水；晃动装置，与所述煤样罐连接并用于带动所述煤样罐晃动以使煤样翻滚；以及解吸测量装置，与所述煤样罐连通并用于测量所述煤样的瓦斯解吸量。2.如权利要求1所述的外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置，其特征在于：所述煤样罐具有密封的罐盖，所述罐盖用于安装或接通所述抽真空装置、所述甲烷注入装置、所述解吸测量装置、所述注水装置和所述晃动装置；所述测试装置还包括：多通阀，具有至少四通及以上，所述抽真空装置、所述甲烷注入装置和所述解吸测量装置预先接通至所述多通阀，再通过所述多通阀接通至所述煤样罐；以及总阀门，安装于所述罐盖，所述总阀门通过一管路与所述多通阀连通。3.如权利要求1所述的外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置，其特征在于，所述抽真空装置包括：真空泵；第一管路，用于将所述真空泵接通至所述煤样罐；第一阀门，安装于所述第一管路，用于控制第一管路的通断；以及第一压力表，安装于所述第一管路，用于检测所述第一管路的气压。4.如权利要求1所述的外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置，其特征在于，所述甲烷注入装置包括：甲烷瓶，容置有甲烷；第二管路，用于将所述甲烷瓶接通至所述煤样罐；第二阀门，安装于所述第二管路，用于控制所述第二管路的通断；减压阀，安装于所述第二管路位于所述第二阀门和所述甲烷瓶之间的位置；以及第二压力表，安装于所述第二管路，用于检测所述第二管路的气压。5.如权利要求1所述的外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置，其特征在于，所述解吸测量装置包括：量筒组件，用于测量气体体积；第三管路，一端用于接通至所述煤样罐，另一端伸入所述量筒组件的量筒内；第三阀门，安装于所述第三管路，用于控制所述第三管路的通断；以及第三压力表，安装于所述第三管路，用于检测所述第三管路的气压。6.如权利要求1所述的外液侵入条件下瓦斯解吸特性的测试装置，其特征在于，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘谦，郭玉森，仲涛，曾斌，刘铮，刘馥源，徐树生，杨志平，
申请(专利权)人：龙岩学院，
类型：发明
国别省市：福建,35