本實用新型專利技術屬于煤礦安全技術領域，涉及一種測試含瓦斯煤體等壓滲吸效應的實驗裝置。所述裝置由氣調系統、等壓滲吸系統和等壓加水系統組成。所述裝置通過玻璃瓶對液態蒸餾水的單獨密封并與實驗煤樣一起預置于密閉煤樣罐內；煤樣吸附平衡后，需要水分進入含瓦斯煤時，打破玻璃瓶，從而實現了含瓦斯煤等壓加水；通過等壓滲吸裝置，實現了含瓦斯煤的等壓滲吸，并通過瓦斯解吸儀定量收集置換出的瓦斯。本實用新型專利技術簡單易行、原理可靠，可以實現不同吸附平衡和不同含水率條件下的等壓滲吸實驗，解決目前無法定量、準確的研究煤層注水后水分對瓦斯滲吸置換作用的問題，有助于更好地認清煤層注水治理瓦斯機理，為煤礦更好利用煤層注水技術治理瓦斯提供參考。
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于煤礦安全
，涉及一種測試含瓦斯煤體等壓滲吸效應的實驗裝置。
技術介紹
瓦斯是煤礦安全的“第一殺手”。在治理煤層瓦斯方面，通過向煤層中注水來消除煤層瓦斯危險性的方法被證明為有效，并在我國得到了應用和推廣。但是由于對煤層注水治理瓦斯機理目前仍存在著較大的分歧，這個在很大程度上限制了煤層注水防治瓦斯技術的發展和應用。目前，國內外學者對煤層注水治理瓦斯機理進行了研究并取得一些成果，例如在煤礦現場方面，一些學者用不同方法進行了煤礦現場試驗，證實了水分能夠使煤體塑性增強，脆性減弱，使煤體塑性變形，釋放出一部分彈性潛能，增大工作面卸壓帶長度，促進了煤層的消突，同時高壓注水能夠使煤體壓裂、疏松，使煤層透氣性增大并能驅趕出游離瓦斯，進而降低了瓦斯含量和瓦斯壓力，達到治理瓦斯的效果，同時也通過對煤層注水區域內瓦斯濃度、瓦斯流量以及殘余瓦斯含量等參數的考察，認為水分不僅能夠對瓦斯解吸起到封堵作用，也能夠通過滲吸作用將瓦斯置換出來，促進瓦斯的解吸。但由于水分對瓦斯解吸的影響是煤體、瓦斯和水分的微觀效應的綜合效應，在現場無法定量研究，因此國內外學者在實驗室開展了水分對瓦斯解吸的影響研究；在實驗室方面，很多學者主要是通過設計實驗裝置，進行高壓注水，然后通過煤體中瓦斯解吸速度和殘余瓦斯含量等參數進行水分對瓦斯解吸的影響方面研究，認為水分能夠抑制瓦斯的解吸；另外一部分學者發現注水后煤樣罐中壓力升高明顯，證實了水分能夠置換出煤體中瓦斯，促進解吸。在高壓注水時，煤樣罐中壓力突然的升高促進了游離瓦斯的重新吸附以及高壓水能夠驅替出煤樣中的游離瓦斯，無法剝離開抑制、驅趕與置換作用，因此也無法研究抑制、置換和驅替作用的作用機理和影響程度。一些學者也對等壓吸水后滲吸置換效應進行了單因素的研究，但等壓吸水后發生的置換作用使得實驗系統內壓力升高，使得游離瓦斯重新吸附，這也造成了置換量測試數據的不準確。滲吸是指在多孔介質中，潤濕相流體利用毛細管力作用置換非潤濕相流體。在低滲透裂縫性油藏注水開采過程中，水分在毛細管力作用下從裂縫滲吸進入含油的基質巖塊中，可以將基質的原油置換出來，許多研究學者認為滲吸驅油是裂縫性油藏的有效驅油機理。煤體是一種非均質多孔介質，孔隙、裂隙分布極度復雜。煤層注水后，水分進入煤體裂隙和孔隙，在毛細管力的作用下進入孔隙置換出瓦斯，一方面由于煤體是多孔介質，存在著毛細管力；另一方面由于水比甲烷對煤體更有親和力，能夠置換出瓦斯。因此，如果能研究出一種實驗裝置和實驗方法定量、準確的測定出水分對煤體瓦斯的置換量，就能夠定量研究出水分對煤體中瓦斯解吸的促進程度。
技術實現思路
本技術的目的在于設計一種可以定量、準確的測試含瓦斯煤體等壓滲吸效應的實驗裝置，以解決高壓注水的干擾和滲吸過程置換出的游離瓦斯因壓力升高而被重新吸附的問題，能夠單因素、定量的研究水分的置換作用，進而為逐一的研究抑制、驅替作用奠定基礎，以助于更好的認清煤層注水治理瓦斯機理，也為煤礦更好利用煤層注水技術治理瓦斯提供參考。為實現上述目的，本技術采用以下技術方案：一種測試含瓦斯煤體等壓滲吸效應的實驗裝置，由氣調系統、等壓滲吸系統和等壓加水系統組成。所述的氣調系統包括甲烷充氣系統和真空脫氣系統，甲烷充氣系統包括通過管路依次連接的高壓甲烷氣瓶1、閥門2、參考罐3、壓力傳感器4、閥門5，真空脫氣系統包括通過管路依次連接的真空泵6、復合真空計7、閥門8，甲烷充氣系統和真空脫氣系統通過管路共同連接于三通9，三通9通過管路連接于等壓滲吸系統。所述的等壓加水系統設置于恒溫箱29內部，與三通10連接的管路另一端連接可旋轉針閥23，且管路上有閥門22，可旋轉針閥23設置在煤樣罐25的罐蓋中心接口上，煤樣罐25內放置型煤26，型煤26中心有預留孔洞，孔洞底部放置微凸起的圓柱體鐵塊27，圓柱體鐵塊27上放置密閉的儲水玻璃瓶28，儲水玻璃瓶28上端位于可旋轉針閥23正下端，煤樣罐25的罐蓋左側還有一處接口且有壓力傳感器24設置于此接口處。所述的等壓滲吸系統通過三通10分別連接右側的氣調系統和左側的等壓加水系統，三通10向上通過第一段管路連接密閉腔體12且管路上設置閥門11，第一段管路從密閉腔體12底部中心穿入密閉腔體12內部，第一段管路在密閉腔體內部由一段長度為5~10cm軟膠管13連接第二段管路，第二段管路從軟膠管13上部中心穿出并且管路末端連接瓦斯解吸儀16；密閉腔體12上部開設三個接口，第二段管路從中心接口穿過，左側接口連接閥門15，右側接口連接安裝精密壓力表14以及氮氣充氣系統，氮氣充氣系統由管路依次連接的閥門17、壓力傳感器18、參考罐19、閥門20、高壓氮氣氣瓶21組成。所述的壓力傳感器4、壓力傳感器18、壓力傳感器24都連接有顯示器。本技術提供了一種測試含瓦斯煤體等壓滲吸效應的實驗裝置，能夠研究水分對瓦斯解吸影響。該實驗裝置不僅能夠排除高壓注水的干擾，而且能夠解決滲吸過程置換出的游離瓦斯因壓力升高而被重新吸附的問題，單獨、準確定量的研究不同吸附平衡壓力、不同含水率下的置換效應，為逐一的研究抑制、驅替作用提供理論支撐，有助于更好地認清煤層注水治理瓦斯機理，為煤礦現場充分的利用煤層注水治理瓦斯提供技術指導。附圖說明圖1是本技術的一種測試含瓦斯煤體等壓滲吸效應的實驗裝置示意圖。具體實施方式為了使本技術的目的、技術方案以及優點以更加簡單、清楚的方式展現出來，本技術將結合示意圖進行詳細闡述。本技術涉及一種含瓦斯煤體等壓滲吸效應的實驗裝置，包括氣調系統、等壓滲吸系統和等壓加水系統，所述氣調系統是用于向煤樣罐中充填甲烷并調節吸附平衡的壓力值，所述等壓滲吸系統排除了滲吸置換出的瓦斯造成煤樣罐壓力的升高引起游離瓦斯重新吸附的影響，所述等壓加水排除了高壓注水帶來的影響。所述的氣調系統，由通過管路依次連接的高壓甲烷氣瓶1、閥門2、參考罐3、壓力傳感器4、閥門5組成甲烷充氣系統和通過管路依次連接的真空泵6、復合真空計7、閥門8組成的真空真空脫氣系統兩個部分組成，兩部分系統共同連接于三通9，并通過三通9連接到整個含瓦斯煤體等壓滲吸效應的實驗裝置中，主要用于向等壓加水系統中的煤樣罐充入甲烷氣體，并使煤樣罐中的型煤吸附平衡。所述的等壓滲吸系統通過三通10連接入整個測試含瓦斯煤體等壓滲吸效應的實驗裝置中，并且通過此三通10連通右側的氣調系統和左側的等壓加水系統，三通10向上的管路連接密閉腔體12且管路末端連接于瓦斯解吸儀16，位于密閉腔體12內部中段的管路用5cm軟膠管代替，軟膠管通過活動金屬卡子與管路進行連接，保證氣密性；密閉腔體12的罐蓋上開設三個接口，上述管路從中心接口穿出，左側接口連接閥門15，閥門15用于向密閉腔體12內加水和泄氣調節壓力，右側接口連接精密壓力表14以及氮氣充氣系統，精密壓力表14用于監測密閉腔體12內部壓力，氮氣充氣系統由管路依次連接的閥門17、壓力傳感器18、參考罐19、閥門20、高壓氮氣氣瓶21組成，充氣系統用于保證密閉腔體12內部壓力恒定；使用時須通過閥門15向密閉腔體12內加入占罐體總體積3/4的水，使得水淹沒軟膠管13，然后通過氮氣充氣系統向密閉腔體12充氣至特定值，當煤樣罐25中的壓力P2大于精密壓力表14顯示數值P1時本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種測試含瓦斯煤體等壓滲吸效應的實驗裝置，其特征在于，由氣調系統、等壓滲吸系統和等壓加水系統組成；所述的氣調系統包括甲烷充氣系統和真空脫氣系統，甲烷充氣系統包括通過管路依次連接的高壓甲烷氣瓶（1）、閥門（2）、參考罐（3）、壓力傳感器（4）、閥門（5），真空脫氣系統包括通過管路依次連接的真空泵（6）、復合真空計（7）、閥門（8），甲烷充氣系統和真空脫氣系統通過管路共同連接于三通（9），三通（9）通過管路連接于等壓滲吸系統；所述的等壓滲吸系統通過三通（10）分別連接右側的氣調系統和左側的等壓加水系統，三通（10）向上通過第一段管路連接密閉腔體（12）且管路上設置閥門（11），第一段管路從密閉腔體（12）底部中心穿入密閉腔體（12）內部，第一段管路在密閉腔體內部由一段長度為5~10cm軟膠管（13）連接第二段管路，第二段管路從軟膠管（13）上部中心穿出并且管路末端連接瓦斯解吸儀（16）；密閉腔體（12）上部開設三個接口，第二段管路從中心接口穿過，左側接口連接閥門（15），右側接口連接安裝精密壓力表（14）以及氮氣充氣系統，氮氣充氣系統由管路依次連接的閥門（17）、壓力傳感器（18）、參考罐（19）、閥門（20）、高壓氮氣氣瓶（21）組成；所述的等壓加水系統設置于恒溫水浴（29）內部，與三通（10）連接；另一端連接可旋轉針閥（23），且管路上有閥門（22），可旋轉針閥（23）設置在煤樣罐（25）的罐蓋中心接口上，煤樣罐（25）內放置型煤（26），型煤（26）中心有預留孔洞，孔洞底部放置微凸起的圓柱體鐵塊（27），圓柱體鐵塊（27）上放置密閉的儲水玻璃瓶（28），儲水玻璃瓶（28）上端位于可旋轉針閥（23）正下端，煤樣罐（25）的罐蓋左側還有一處接口且有壓力傳感器（24）設置于此接口處。...
【技術特征摘要】
1.一種測試含瓦斯煤體等壓滲吸效應的實驗裝置，其特征在于，由氣調系統、等壓滲吸系統和等壓加水系統組成；所述的氣調系統包括甲烷充氣系統和真空脫氣系統，甲烷充氣系統包括通過管路依次連接的高壓甲烷氣瓶（1）、閥門（2）、參考罐（3）、壓力傳感器（4）、閥門（5），真空脫氣系統包括通過管路依次連接的真空泵（6）、復合真空計（7）、閥門（8），甲烷充氣系統和真空脫氣系統通過管路共同連接于三通（9），三通（9）通過管路連接于等壓滲吸系統；所述的等壓滲吸系統通過三通（10）分別連接右側的氣調系統和左側的等壓加水系統，三通（10）向上通過第一段管路連接密閉腔體（12）且管路上設置閥門（11），第一段管路從密閉腔體（12）底部中心穿入密閉腔體（12）內部，第一段管路在密閉腔體內部由一段長度為5~10cm軟膠管（13）連接第二段管路，第二段管路從軟膠管（13）上部...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王兆豐，樊亞慶，張建國，陳金生，呂有廠，岳基偉，陳喜恩，顧熠凡，孫矩正，董家昕，
申請(專利權)人：河南理工大學，中國平煤神馬能源化工集團有限責任公司，
類型：新型
國別省市：河南;41
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