[发明专利]一种煤矸石充填体瓦斯透气性的检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种煤矸石充填体瓦斯透气性的检测系统，其特征是：包括瓦斯气瓶、空气压缩机、混气箱、模具及同步千斤顶，所述的混气箱设有空气进气口、瓦斯气体进气口及混合气出气口，所述的瓦斯气瓶与混气箱的瓦斯气体进气口通过管道连通；所述的空气压缩机与混气箱的空气进气口通过管道连通；所述的模具为一端开口的壳体，模具上设有进气口和出气口；模具的进气口通过管道与混气箱的混合气出气口连通，模具的进气口与混气箱的混合气出气口连通的管道上设有气压表及煤气表；模具的出气口连接一管道，该管道上设有气压表及煤气表；模具内装有煤矸石充填体，模具的开口处通过橡胶塞密封，橡胶塞外设有一层钢板，同步千斤顶压紧钢板。

2.根据权利要求1所述的煤矸石充填体瓦斯透气性的检测系统，其特征是：所述的模具内侧的进气口和出气口处分别设有栅格。

3.根据权利要求1所述的煤矸石充填体瓦斯透气性的检测系统，其特征是：所述的模具为长方体形。

4.根据权利要求1所述的煤矸石充填体瓦斯透气性的检测系统，其特征是：所述的瓦斯气瓶与混气箱的瓦斯气体进气口连通的管道上设有气压表和阀门。

5.根据权利要求1所述的煤矸石充填体瓦斯透气性的检测系统，其特征是：所述的空气压缩机与混气箱的空气进气口连通的管道上设有气压表。

6.根据权利要求1所述的煤矸石充填体瓦斯透气性的检测系统，其特征是：所述的混气箱上设有甲烷浓度检测仪。

7.根据权利要求1所述的煤矸石充填体瓦斯透气性的检测系统，其特征是：所述的模具的进气口与混气箱的混合气出气口连通的管道上还设有阀门。

8.根据权利要求1所述的煤矸石充填体瓦斯透气性的检测系统，其特征是：所述的与模具的出气口连接的管道上还设有阀门。

9.一种煤矸石充填体瓦斯透气性的检测方法，包括如下步骤：

1）利用相似级配法模拟煤矸石级配的最大粒径、最小粒径和平均粒径的比例，对煤矸石进行筛分；

2）将选取的煤矸石划分为若干小组；

3）将一个小组的煤矸石放入模具中，用同步千斤顶对钢板施加压力，模拟煤矿井下采空区矸石充填体的工作环境；

4）在混气箱中，将空气和99%的瓦斯气体混合，用甲烷浓度检测仪控制混合后的瓦斯气体的浓度，再将混合后的气体从模具的进气口通入，待气体吸附平衡后，用气压表分别测模具的进气口、出气口的气压p₁和p₂，同时用煤气表测混合气体的流量Q；并按下列公式计算煤矸石充填体的瓦斯透气性系数；

k=0.2μPQLF(p12-p22)]]>

式中：k—煤矸石渗透性系数，m²；

μ—在试验温度条件下，瓦斯的绝对粘度，10^-3MPa·s；

p₁、p₂—模具进气口和出气口的混合气体压力，MPa；

P—大气压力，0.1MPa；

Q—混合气体流量，m³／s；

L—煤矸石充填体长度，m；

5）调节混合气体中瓦斯气体的浓度，以不同的瓦斯气体的浓度的混合气体重复步骤4）多次；

6）测出结果后，倒出煤矸石，查看施加压力后煤矸石的颗粒级配；

7）按步骤3）-6）对其余几个小组的煤矸石做实验，使用的混合气体中瓦斯气体浓度分别与步骤4）、5）中第一组煤矸石实验时所采用的混合气体中瓦斯气体浓度对应；并利用测出的数据计算每个小组煤矸石充填体对应不同瓦斯气体浓度的混合气体的透气性系数，比较不同级配煤矸石充填体对应于相同瓦斯气体浓度混合气体的透气性。

10.如权利9所述的煤矸石充填体瓦斯透气性的检测方法，步骤4）或5）中所采用的混合气体，其瓦斯气体的浓度为：20%，35%或50%。