[发明专利]外水侵入对含瓦斯煤体渗流影响的测试系统及测试方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种外水侵入对含瓦斯煤体渗流影响的测试系统及测试方法，是涉及流体力学、弹塑性力学等相关学科的外水侵入对含瓦斯煤体渗流影响的测试系统，尤其是适用于实验室模拟在不同注气压力、不同注水压力条件下含瓦斯煤体渗流特性的研究。

背景技术：

随着煤矿开采深度的增加，煤层瓦斯压力和瓦斯含量都明显增大，再加上我国煤层透气性较低，煤矿的瓦斯抽采难度会越来越大，煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸事故频发，为了增大煤层透气性，提高瓦斯抽采效率，煤层注水、水力冲孔、水力割缝等技术措施在煤矿得到普遍的推广。

含瓦斯煤体注水后具有以下几方面作用：（1）注水后煤层弹性模量降低，泊松系数增加，应力降低，煤层的弹性潜能降低，可以降低突出危险性；（2）注水后，煤体湿润，煤体塑性增大，使煤体瓦斯的放散速度变缓，减少突出的瓦斯内能；（3）驱替瓦斯，注水后使煤体裂隙和孔隙里面的游离瓦斯和部分吸附瓦斯排出煤体，降低了瓦斯压力和瓦斯含量。

目前，国内外针对外水侵入对含瓦斯煤体渗流影响的研究较少，缺少外水侵入对瓦斯在煤体里渗流影响的基础理论和实验研究，仅有的一些研究成果只是针对含水率对瓦斯吸附解吸的影响等方面开展了研究工作，而且大多将煤体提前湿润，这与煤矿现场实施水力措施的实际情况差别较大，

发明内容：

本发明的目的是提供一种外水侵入对含瓦斯煤体渗流影响的测试系统及测试方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

种外水侵入对含瓦斯煤体渗流影响的测试系统，其组成包括：储气瓶、平流泵、真空泵、煤样夹持器、温度控制系统、数字流量计、位移传感器、温度传感器、计算机采集系统、压力控制系统、气液分离器，所述的储气瓶、所述的平流泵、所述的真空泵通过管路分别与所述的煤样夹持器连接，所述的温度控制系统、所述的压力控制系统、所述的位移传感器分别与所述的煤样夹持器连接，所述的气液分离器通过管路与所述的煤样夹持器连接、所述的数字流量计通过管路与所述的气液分离器连接，所述的数字流量计、所述的位移传感器、所述的温度传感器分别与所述的计算机采集系统连接。

所述的外水侵入对含瓦斯煤体渗流影响的测试系统，所述的储气瓶内装有浓度99.99%的CH₄气体，所述的温度控制系统通过在保温层内安装电阻加热，将实验温度调整到预定温度环境，所述的计算机采集系统采集温度、位移、流量数据，所述的压力控制系统包括手动加压泵A、手动加压泵B，所述的手动加压泵A通过管道对所述的煤样夹持器加围压，所述的手动加压泵B通过管道对所述的煤样夹持器加轴压，所述的储气瓶通过管路对夹持器中煤样注入一定压力的气体，所述的平流泵通过管路对夹持器中煤样恒压注水。

所述的外水侵入对含瓦斯煤体渗流影响的测试系统，所述的储气瓶与减压阀连接，所述的减压阀与所述的煤样夹持器之间的管路上安装有阀门一、阀门二、阀门五，所述的平流泵与所述的煤样夹持器之间的管路上安装有阀门三，所述的真空泵与所述的煤样夹持器之间的管路上安装有阀门四，所述的压力控制系统与所述的煤样夹持器之间的管路上安装有阀门六、阀门七、压力表一、压力表二，所述的气液分离器与所述的煤样夹持器之间的管路上安装有阀门八。

所述的外水侵入对含瓦斯煤体渗流影响的测试系统，所述的减压阀控制进气口气体压力，所述的管路采用耐高压胶管，气管、接头和压力表连接采用高压密封接头，并配备有耐高压组合垫。

所述的外水侵入对含瓦斯煤体渗流影响的测试系统的测试方法，该方法包括如下步骤：

（1）安装煤样：将制作好Φ50×100mm的煤样，安装在煤样夹持器中，检查夹持器的密封性，固定煤样夹持器；

（2）真空脱气：在保证系统连接正确、气密性完好的前提下，利用真空泵对整体试验系统进行真空脱气，关闭阀门八，阀门六,阀门七，打开阀门四,阀门五，直到关闭真空泵后系统真空度2小时内保持稳定，即完成真空脱气；

（3）吸附瓦斯：调节温度控制系统将煤样保持稳定温度环境下，打开阀门一、阀门二，阀门五，关闭阀门八，充入99.99%的CH₄气体，吸附瓦斯12h煤样达到吸附平衡；