外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法
【專利摘要】外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)及方法。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的研究較少，缺少外水侵入對(duì)瓦斯在煤體里滲流影響的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)研究，僅有的一些研究成果只是含水率對(duì)瓦斯吸附解吸的影響等方面開展了研究工作，而且大多將煤體提前濕潤(rùn)，這與煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施水力措施的實(shí)際情況差別較大。一種外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，其組成包括：儲(chǔ)氣瓶（2）、平流泵（3）、真空泵（4）、煤樣夾持器（23）、溫度控制系統(tǒng)（25）數(shù)字流量計(jì)（10）、位移傳感器（6）、溫度傳感器（7）、計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)（8）、壓力控制系統(tǒng)（24）、氣液分離器（9）。本發(fā)明應(yīng)用于外水侵入含瓦斯煤體滲流及測(cè)試方法。
【專利說明】外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法，是涉及流體力學(xué)、彈塑性力學(xué)等相關(guān)學(xué)科的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，尤其是適用于實(shí)驗(yàn)室模擬在不同注氣壓力、不同注水壓力條件下含瓦斯煤體滲流特性的研究。
[0002]【背景技術(shù)】:
隨著煤礦開采深度的增加，煤層瓦斯壓力和瓦斯含量都明顯增大，再加上我國(guó)煤層透氣性較低，煤礦的瓦斯抽采難度會(huì)越來越大，煤與瓦斯突出和瓦斯爆炸事故頻發(fā)，為了增大煤層透氣性，提高瓦斯抽采效率，煤層注水、水力沖孔、水力割縫等技術(shù)措施在煤礦得到普遍的推廣。
[0003]含瓦斯煤體注水后具有以下幾方面作用:(I)注水后煤層彈性模量降低，泊松系數(shù)增加，應(yīng)力降低，煤層的彈性潛能降低，可以降低突出危險(xiǎn)性；(2)注水后，煤體濕潤(rùn)，煤體塑性增大，使煤體瓦斯的放散速度變緩，減少突出的瓦斯內(nèi)能；(3)驅(qū)替瓦斯，注水后使煤體裂隙和孔隙里面的游離瓦斯和部分吸附瓦斯排出煤體，降低了瓦斯壓力和瓦斯含量。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的研究較少，缺少外水侵入對(duì)瓦斯在煤體里滲流影響的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)研究，僅有的一些研究成果只是針對(duì)含水率對(duì)瓦斯吸附解吸的影響等方面開展了研究工作，而且大多將煤體提前濕潤(rùn)，這與煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施水力措施的實(shí)際情況差別較大，

【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。
[0005]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
種外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，其組成包括:儲(chǔ)氣瓶、平流泵、真空泵、煤樣夾持器、溫度控制系統(tǒng)、數(shù)字流量計(jì)、位移傳感器、溫度傳感器、計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、氣液分離器，所述的儲(chǔ)氣瓶、所述的平流泵、所述的真空泵通過管路分別與所述的煤樣夾持器連接，所述的溫度控制系統(tǒng)、所述的壓力控制系統(tǒng)、所述的位移傳感器分別與所述的煤樣夾持器連接，所述的氣液分離器通過管路與所述的煤樣夾持器連接、所述的數(shù)字流量計(jì)通過管路與所述的氣液分離器連接，所述的數(shù)字流量計(jì)、所述的位移傳感器、所述的溫度傳感器分別與所述的計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)連接。
[0006]所述的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，所述的儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)裝有濃度99.99%的CH4氣體，所述的溫度控制系統(tǒng)通過在保溫層內(nèi)安裝電阻加熱，將實(shí)驗(yàn)溫度調(diào)整到預(yù)定溫度環(huán)境，所述的計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)采集溫度、位移、流量數(shù)據(jù)，所述的壓力控制系統(tǒng)包括手動(dòng)加壓泵A、手動(dòng)加壓泵B，所述的手動(dòng)加壓泵A通過管道對(duì)所述的煤樣夾持器加圍壓，所述的手動(dòng)加壓泵B通過管道對(duì)所述的煤樣夾持器加軸壓，所述的儲(chǔ)氣瓶通過管路對(duì)夾持器中煤樣注入一定壓力的氣體，所述的平流泵通過管路對(duì)夾持器中煤樣恒壓注水。
[0007]所述的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，所述的儲(chǔ)氣瓶與減壓閥連接，所述的減壓閥與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門一、閥門二、閥門五，所述的平流泵與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門三，所述的真空泵與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門四，所述的壓力控制系統(tǒng)與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門六、閥門七、壓力表一、壓力表二，所述的氣液分離器與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門八。
[0008]所述的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，所述的減壓閥控制進(jìn)氣口氣體壓力，所述的管路采用耐高壓膠管，氣管、接頭和壓力表連接采用高壓密封接頭，并配備有耐高壓組合墊。
[0009]所述的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，該方法包括如下步驟:
(1)安裝煤樣:將制作好Φ50X10mm的煤樣，安裝在煤樣夾持器中，檢查夾持器的密封性，固定煤樣夾持器；
(2)真空脫氣:在保證系統(tǒng)連接正確、氣密性完好的前提下，利用真空泵對(duì)整體試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行真空脫氣，關(guān)閉閥門八，閥門六，閥門七，打開閥門四，閥門五，直到關(guān)閉真空泵后系統(tǒng)真空度2小時(shí)內(nèi)保持穩(wěn)定，即完成真空脫氣；
(3)吸附瓦斯:調(diào)節(jié)溫度控制系統(tǒng)將煤樣保持穩(wěn)定溫度環(huán)境下，打開閥門一、閥門二，閥門五，關(guān)閉閥門八，充入99.99%的CH4氣體，吸附瓦斯12h煤樣達(dá)到吸附平衡；
(4)圍壓和軸壓的加載:打開閥門六，加載大于氣體壓力的圍壓到預(yù)定實(shí)驗(yàn)條件后關(guān)閉閥門六，打開閥門七，加載軸壓到預(yù)定的實(shí)驗(yàn)條件后關(guān)閉閥門七；
(5)滲透率測(cè)定:注入預(yù)定壓力的CH4氣體和注入預(yù)定壓力的水，打開閥門八，待煤樣瓦斯氣體流量穩(wěn)定后，測(cè)定通過氣液分離器后的氣體流量數(shù)據(jù)；
(6)改變不同的氣體壓力、注水壓力、圍壓、軸壓、溫度等實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
1.本發(fā)明通過對(duì)煤體瓦斯吸附平衡后進(jìn)行不同注氣壓力、不同注水壓力條件下，開展煤層注水對(duì)含瓦斯煤體滲流的影響，更真實(shí)模擬了煤礦現(xiàn)場(chǎng)含瓦斯煤層實(shí)施水力技術(shù)措施的實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)普遍使用的水力沖孔、水力割縫等技術(shù)措施的基礎(chǔ)理論和機(jī)理研究具有重要的指導(dǎo)意義，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響測(cè)試系統(tǒng)的空白，可以有效測(cè)試含瓦斯煤體在外水侵入后其滲流特征所受影響，測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)試方法簡(jiǎn)便，使用效果好。
[0011]本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)可進(jìn)行煤層注水等開采環(huán)境下含瓦斯煤體滲流影響實(shí)驗(yàn)，將各種因素全面考慮進(jìn)去，更真實(shí)的反映外水侵入狀況下，含瓦斯煤層滲流的情況，從根本上保證了測(cè)試系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。
[0012]本發(fā)明壓力測(cè)試系統(tǒng)加載穩(wěn)定，保壓效果好，采用手動(dòng)加載，先加載圍壓和軸壓，后加載氣體壓力和注水壓力，并保證氣體壓力和注水壓力始終小于圍壓，使測(cè)試系統(tǒng)更能符合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。
[0013]本發(fā)明加載裝置具有良好的氣密性和耐爆性，能進(jìn)行不同注水壓力下、不同氣體壓力下的含瓦斯煤體滲流影響實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件與水力沖孔、水力割縫等條件下煤層瓦斯?jié)B流的情況更加接近。
[0014]本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)試方法簡(jiǎn)便、使用效果好、可靠性高、成本低等特點(diǎn)，可為外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的基礎(chǔ)理論和機(jī)理研究提供更全面的實(shí)驗(yàn)手段。
[0015]本發(fā)明所有數(shù)據(jù)都由計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)自動(dòng)采集，保證了數(shù)據(jù)采集的可靠性。能夠更真實(shí)模擬含瓦斯煤體實(shí)施水力措施(包括煤層注水、水力沖孔、水力割縫等)后所處的環(huán)境，本測(cè)試系統(tǒng)及方法對(duì)外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的機(jī)理和實(shí)驗(yàn)研究有重要的意義和價(jià)值，外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響測(cè)試系統(tǒng)的注水設(shè)備采用平流泵，可實(shí)現(xiàn)恒壓注水。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】:
附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)連接示意圖。
[0017]實(shí)施例1:
一種外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，其組成包括:儲(chǔ)氣瓶、平流泵、真空泵、煤樣夾持器、溫度控制系統(tǒng)、數(shù)字流量計(jì)、位移傳感器、溫度傳感器、計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、氣液分離器，所述的儲(chǔ)氣瓶、所述的平流泵、所述的真空泵通過管路分別與所述的煤樣夾持器連接，所述的溫度控制系統(tǒng)、所述的壓力控制系統(tǒng)、所述的位移傳感器分別與所述的煤樣夾持器連接，所述的氣液分離器通過管路與所述的煤樣夾持器連接、所述的數(shù)字流量計(jì)通過管路與所述的氣液分離器連接，所述的數(shù)字流量計(jì)、所述的位移傳感器、所述的溫度傳感器分別與所述的計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)連接。
[0018]實(shí)施例2:
根據(jù)實(shí)施例1所述的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，所述的儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)裝有濃度99.99%的CH4氣體，所述的溫度控制系統(tǒng)通過在保溫層內(nèi)安裝電阻加熱，將實(shí)驗(yàn)溫度調(diào)整到預(yù)定溫度環(huán)境，所述的計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)采集溫度、位移、流量數(shù)據(jù)，所述的壓力控制系統(tǒng)包括手動(dòng)加壓泵A、手動(dòng)加壓泵B，所述的手動(dòng)加壓泵A通過管道對(duì)所述的煤樣夾持器加圍壓，所述的手動(dòng)加壓泵B通過管道對(duì)所述的煤樣夾持器加軸壓，所述的儲(chǔ)氣瓶通過管路對(duì)夾持器中煤樣注入一定壓力的氣體，所述的平流泵通過管路對(duì)夾持器中煤樣恒壓注水。
[0019]實(shí)施例3:
根據(jù)實(shí)施例1或2所述的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，所述的儲(chǔ)氣瓶與減壓閥連接，所述的減壓閥與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門一、閥門二、閥門五，所述的平流泵與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門三，所述的真空泵與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門四，所述的壓力控制系統(tǒng)與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門六、閥門七、壓力表一、壓力表二，所述的氣液分離器與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門八。
[0020]實(shí)施例4:
根據(jù)實(shí)施例1或2或3所述的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，所述的減壓閥控制進(jìn)氣口氣體壓力，所述的管路采用耐高壓膠管，氣管、接頭和壓力表連接采用高壓密封接頭，并配備有耐高壓組合墊。
[0021]實(shí)施例5:
一種實(shí)施例1一4所述的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，該方法包括如下步驟:
(I)安裝煤樣:將制作好Φ50X 10mm的煤樣，安裝在煤樣夾持器中，檢查夾持器的密封性，固定煤樣夾持器； (2)真空脫氣:在保證系統(tǒng)連接正確、氣密性完好的前提下，利用真空泵對(duì)整體試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行真空脫氣，關(guān)閉閥門八，閥門六，閥門七，打開閥門四，閥門五，直到關(guān)閉真空泵后系統(tǒng)真空度2小時(shí)內(nèi)保持穩(wěn)定，即完成真空脫氣；
(3)吸附瓦斯:調(diào)節(jié)溫度控制系統(tǒng)將煤樣保持穩(wěn)定溫度環(huán)境下，打開閥門一、閥門二，閥門五，關(guān)閉閥門八，充入99.99%的CH4氣體，吸附瓦斯12h煤樣達(dá)到吸附平衡；
(4)圍壓和軸壓的加載:打開閥門六，加載大于氣體壓力的圍壓到預(yù)定實(shí)驗(yàn)條件后關(guān)閉閥門六，打開閥門七，加載軸壓到預(yù)定的實(shí)驗(yàn)條件后關(guān)閉閥門七；
(5)滲透率測(cè)定:注入預(yù)定壓力的CH4氣體和注入預(yù)定壓力的水，打開閥門八，待煤樣瓦斯氣體流量穩(wěn)定后，測(cè)定通過氣液分離器后的氣體流量數(shù)據(jù)；
(6)改變不同的氣體壓力、注水壓力、圍壓、軸壓、溫度等實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)。
[0022]實(shí)施例6:
測(cè)試系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)
(1)壓力測(cè)試系統(tǒng)
①軸壓控制范圍:0?60Mpa;
②圍壓控制范圍:0?80Mpa;
③軸向加載方式:手動(dòng)控制；
④圍向加載方式:手動(dòng)控制；
⑤氣體壓力供給范圍:0?17Mpa;
⑥注水壓力供給范圍:0?17Mpa;
(2)溫度測(cè)試系統(tǒng)
①溫度控制范圍:0?100°C；
②溫度控制方式:電加熱；
③溫度控制誤差:±0.01°C;
(3)煤體注水設(shè)備
外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)中注水設(shè)備選用平流泵，其主要技術(shù)指標(biāo):最大流速可達(dá)24mL/min或100 mL/min。標(biāo)準(zhǔn)控制單元:包括RS-232串行通迅口，運(yùn)行/停止輸入口和遠(yuǎn)程的模擬控制。
[0023]實(shí)施例7:
(I)煤體注水設(shè)備
外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響測(cè)試系統(tǒng)的注水設(shè)備采用平流泵，可實(shí)現(xiàn)恒壓注水，可實(shí)現(xiàn)煤層注水過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
[0024]其具體技術(shù)參數(shù):
①流速:0.1-100.0ml/min (PreplOO),0.1-24.0ml/min (Prep24);②壓力:0_4000psi(Prep 100)，O-6OOOpsi (Pr印 24);③壓力波動(dòng):壓力最大值 4000psi時(shí)，流速 100mL/min時(shí)為±1% ;④零壓力校正:±2psi;⑤流速準(zhǔn)確度:±2%，流速精確度:0.15% RSD0
[0025](2)氣體壓力控制系統(tǒng)
氣體壓力控制系統(tǒng)包括儲(chǔ)氣罐、減壓閥和管路3部分，供給氣體為純度99.99%的瓦斯(CH4)氣體，減壓閥控制進(jìn)氣口氣體壓力；管路采用耐高壓膠管，為了確保進(jìn)氣口和出氣口的氣密性，氣管、接頭和壓力表連接采用高壓密封接頭，并配備有耐高壓組合墊。
[0026](3)計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、壓力傳感器、位移傳感器、溫度傳感器和氣體質(zhì)量流量計(jì)及相關(guān)配套測(cè)試軟件組成。
[0027](4)真空脫氣系統(tǒng)
真空抽取系統(tǒng)包括真空泵、真空計(jì)和管路3部分，其中真空計(jì)選擇智能復(fù)合型真空計(jì)，在實(shí)驗(yàn)室開始前首先要打開真空泵對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行抽真空，關(guān)閉真空泵保證負(fù)壓穩(wěn)定一段時(shí)間。具體操作步驟:調(diào)節(jié)閥門四、閥門五處于打開狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥門二、閥門三、閥門六、閥門七、閥門八處于關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)行抽真空脫氣2個(gè)小時(shí)，然后關(guān)閉閥門四、閥門五保證負(fù)壓穩(wěn)定一段時(shí)間。
[0028]實(shí)施例8:
煤體制作及參數(shù)測(cè)定
本測(cè)試系統(tǒng)所選煤樣為原煤，這樣和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況更接近，煤樣的制作方法為:①?gòu)男迈r掘進(jìn)工作面選取尺寸大小合適的煤塊，升井后對(duì)塊煤進(jìn)行密封，然后帶回實(shí)驗(yàn)室；②用Φ50Χ 10mm巖芯管鉆垂直煤樣層理方向鉆取,保證煤樣中的原層位物性參數(shù)不變；(1)在鉆取煤芯的過程中要保持勻速緩慢鉆取，以確保鉆取煤樣的完整為了保證煤樣在受載時(shí)上下端面能夠受力均勻，在鉆孔煤樣后利用切割機(jī)將煤樣上下兩端打磨光滑、平整。煤樣制作好后需要測(cè)定的參數(shù)有:煤的水分、灰分、揮發(fā)分、真密度、視密度、吸附常數(shù)a和b等值。
[0029]實(shí)施例9:
外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試方法:
測(cè)試內(nèi)容主要有:
(I)注氣壓力為:0.6Mpa、0.9Mpa、l.2Mpa、l.5Mpa時(shí)；
注水壓力為:0.6Mpa、0.8Mpa、l.0Mpa> 1.2Mpa時(shí)；
圍壓為:2Mpa、3Mpa、4Mpa、5Mpa時(shí)；
軸壓為:5Mpa、15Mpa、20Mpa、25Mpa時(shí)；
溫度為15°、30°、45°、60°條件下的含瓦斯煤體滲流試驗(yàn)。
[0030](2)試驗(yàn)順序設(shè)計(jì):①先固定實(shí)驗(yàn)溫度，然后把圍壓、軸壓增加到一定載荷；②復(fù)雜路徑改變注氣壓力和注水壓力；③再增加圍壓和軸壓到更大載荷，改變氣體壓力和注水壓力大小，用以模擬煤體加載應(yīng)力條件；④同樣的方法進(jìn)行卸載，重復(fù)同樣的實(shí)驗(yàn)步驟，更好的搞清含瓦斯煤體在不同加卸載階段下氣體壓力、注水壓力和有效應(yīng)力對(duì)含瓦斯煤層滲透率的影響，在實(shí)驗(yàn)的過程中一定要遵循氣體壓力和注水壓力小于圍壓。⑤在圍壓和軸壓保持一定的情況下，改變注水壓力的大小，研究不同注水壓力梯度下瓦斯非線性滲流特征，同樣的方法，改變氣體壓力的大小，研究不同氣體壓力梯度下瓦斯非線性滲流特征。
[0031](3)改變實(shí)驗(yàn)溫度，實(shí)驗(yàn)溫度為15°、30°、45°、60°，在選擇某一溫度的情況下，重復(fù)(I)和(2)的實(shí)驗(yàn)過程，研究不同溫度環(huán)境下外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲透率變化規(guī)律的影響。
【權(quán)利要求】
1.一種外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，其組成包括:儲(chǔ)氣瓶、平流泵、真空泵、煤樣夾持器、溫度控制系統(tǒng)、數(shù)字流量計(jì)、位移傳感器、溫度傳感器、計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、氣液分離器，其特征是:所述的儲(chǔ)氣瓶、所述的平流泵、所述的真空泵通過管路分別與所述的煤樣夾持器連接，所述的溫度控制系統(tǒng)、所述的壓力控制系統(tǒng)、所述的位移傳感器分別與所述的煤樣夾持器連接，所述的氣液分離器通過管路與所述的煤樣夾持器連接、所述的數(shù)字流量計(jì)通過管路與所述的氣液分離器連接，所述的數(shù)字流量計(jì)、所述的位移傳感器、所述的溫度傳感器分別與所述的計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，其特征是:所述的儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)裝有濃度99.99%的CH4氣體，所述的溫度控制系統(tǒng)通過在保溫層內(nèi)安裝電阻加熱，將實(shí)驗(yàn)溫度調(diào)整到預(yù)定溫度環(huán)境，所述的計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)采集溫度、位移、流量數(shù)據(jù)，所述的壓力控制系統(tǒng)包括手動(dòng)加壓泵A、手動(dòng)加壓泵B，所述的手動(dòng)加壓泵A通過管道對(duì)所述的煤樣夾持器加圍壓，所述的手動(dòng)加壓泵B通過管道對(duì)所述的煤樣夾持器加軸壓，所述的儲(chǔ)氣瓶通過管路對(duì)夾持器中煤樣注入一定壓力的氣體，所述的平流泵通過管路對(duì)夾持器中煤樣恒壓注水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，其特征是:所述的儲(chǔ)氣瓶與減壓閥連接，所述的減壓閥與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門一、閥門二、閥門五，所述的平流泵與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門三，所述的真空泵與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門四，所述的壓力控制系統(tǒng)與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門六、閥門七、壓力表一、壓力表二，所述的氣液分離器與所述的煤樣夾持器之間的管路上安裝有閥門八。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)，其特征是:所述的減壓閥控制進(jìn)氣口氣體壓力，所述的管路采用耐高壓膠管，氣管、接頭和壓力表連接采用高壓密封接頭，并配備有耐高壓組合墊。
5.一種權(quán)利要求1一4之一所述的外水侵入對(duì)含瓦斯煤體滲流影響的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征是:該方法包括如下步驟: (1)安裝煤樣:將制作好Φ50X10mm的煤樣，安裝在煤樣夾持器中，檢查夾持器的密封性，固定煤樣夾持器； (2)真空脫氣:在保證系統(tǒng)連接正確、氣密性完好的前提下，利用真空泵對(duì)整體試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行真空脫氣，關(guān)閉閥門八，閥門六，閥門七，打開閥門四，閥門五，直到關(guān)閉真空泵后系統(tǒng)真空度2小時(shí)內(nèi)保持穩(wěn)定，即完成真空脫氣； (3)吸附瓦斯:調(diào)節(jié)溫度控制系統(tǒng)將煤樣保持穩(wěn)定溫度環(huán)境下，打開閥門一、閥門二，閥門五，關(guān)閉閥門八，充入99.99%的CH4氣體，吸附瓦斯Ia煤樣達(dá)到吸附平衡； (4)圍壓和軸壓的加載:打開閥門六，加載大于氣體壓力的圍壓到預(yù)定實(shí)驗(yàn)條件后關(guān)閉閥門六，打開閥門七，加載軸壓到預(yù)定的實(shí)驗(yàn)條件后關(guān)閉閥門七； (5)滲透率測(cè)定:注入預(yù)定壓力的CH4氣體和注入預(yù)定壓力的水，打開閥門八，待煤樣瓦斯氣體流量穩(wěn)定后，測(cè)定通過氣液分離器后的氣體流量數(shù)據(jù)； (6)改變不同的氣體壓力、注水壓力、圍壓、軸壓、溫度等實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK104502251SQ201410808492
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月23日
【發(fā)明者】劉佳佳, 王丹, 陳文勝, 張迎新, 張保勇, 徐海梅, 吳瓊, 張強(qiáng) 申請(qǐng)人:黑龍江科技大學(xué)