[发明专利]煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验装置及其实验方法

权利要求书

1.煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验装置，其特征在于，包括充气系统、真空脱气系统、恒温系统、瓦斯吸附解吸测定系统以及煤样注水系统；

所述充气系统包括高压储气瓶(1)和减压阀(3)，所述高压储气瓶(1)上的高压储气瓶阀(2)与减压阀(3)的进气口连接；

所述真空脱气系统包括真空泵(27)、与真空泵(27)相连的真空管、真空度传感器(26)、高精度压力表Ⅰ(25)和真空阀(24)；所述减压阀(3)的出气口与三通Ⅰ(4)的一端口连接，所述三通Ⅰ(4)的另外两个端口中的一个与真空阀(24)的进气口连接，所述真空阀(24)的出气口通过真空管与真空泵(27)连接，所述真空度传感器(26)的一端与真空管连接，真空度传感器(26)的另一端与高精度压力表Ⅰ(25)连接；

所述恒温系统包括恒温水浴箱(29)；

所述瓦斯吸附解吸测定系统包括充气罐(17)、充气罐截止阀(14)、煤样罐(18)、煤样罐截止阀(13)、压力传感器Ⅰ(15)、压力传感器Ⅱ(30)、计算机(28)、截止阀Ⅱ(8)、稳流阀(10)、排气阀(12)和解吸测定仪(11)；所述充气罐(17)和煤样罐(18)放置在恒温水浴箱(29)中，所述三通Ⅰ(4)的另外两个端口中的另一个与截止阀Ⅰ(5)的一端连接，所述截止阀Ⅰ(5)的另一端与三通Ⅱ(6)的一端口连接，所述三通Ⅱ(6)的另外两个端口中的一个与充气罐截止阀(14)的一端连接，所述充气罐截止阀(14)的另一端与充气罐(17)连接，所述压力传感器Ⅰ(15)的一端连接在充气罐截止阀(14)与充气罐(17)之间的管路上，所述压力传感器Ⅰ(15)的另一端与计算机(28)连接，所述三通Ⅱ(6)的另外两个端口中的另一个与三通Ⅲ(7)的一端连接，所述三通Ⅲ(7)的另外两个端口中的一个与煤样罐截止阀(13)的一端连接，所述煤样罐截止阀(13)的另一端与三通Ⅳ(16)的一端口连接，所述三通Ⅳ(16)的另外两个端口中的一个与煤样罐(18)连接，所述压力传感器Ⅱ(30)的一端连接在三通Ⅳ(16)的另外两个端口中的一个与煤样罐(18)之间的管路上，所述压力传感器Ⅱ(30)的另一端与计算机(28)连接，所述三通Ⅲ(7)的另外两个端口中的另一个与截止阀Ⅱ(8)的一端连接，所述截止阀Ⅱ(8)的另一端与三通Ⅴ(9)的一端口连接，所述三通Ⅴ(9)的另外两个端口中的一个与稳流阀(10)的一端连接，所述三通Ⅴ(9)的另外两个端口中的另一个与排气阀(12)连接，所述稳流阀(10)的另一端与解吸测定仪(11)连接；

所述煤样注水系统包括平流泵(22)、单向阀(19)、高精度压力表Ⅱ(20)、压力传感器Ⅲ(21)和量筒(23)，所述平流泵(22)的一端与量筒(23)连接，所述平流泵(22)的另一端与单向阀(19)的一端连接，所述单向阀(19)的另一端与三通Ⅳ(16)的另外两个端口中的另一个连接，所述压力传感器Ⅲ(21)的一端连接在单向阀(19)与平流泵(22)之间的管路上，所述压力传感器Ⅲ(21)的另一端与高精度压力表Ⅱ(20)。

2.煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验方法，其特征在于，在该方法中采用了权利要求1所述的煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验装置，该方法包括如下步骤：

1)煤样经过破碎、粉碎、过筛、烘干、配样过程制成实验所需煤样；

2)气密性检查，充气后若计算机(28)采集到的充气罐(17)和煤样罐(18)的压力保持6h不变，则气密性好；

3)利用真空泵(27)对瓦斯吸附解吸测定系统中的充气罐(17)和煤样罐(18)进行抽真空处理，然后充入氦气测定煤样体积V_s和自由空间体积V_f，测定结束后再次进行真空抽气；

4)利用充气系统向充气罐(17)中充入一定压力的瓦斯气体，观察计算机(28)上的压力读数，当显示压力达到预定压力时，关闭充气系统中的高压储气瓶阀(2)、减压阀(3)和截止阀Ⅰ(5)，记录吸附前的压力值p₁；然后打开连通充气罐(17)的充气罐截止阀(14)和连通煤样罐(18)的煤样罐截止阀(13)，使气体在煤样罐(18)中充分吸附达到平衡，并记录吸附达到稳定时的压力值p₂；

5)打开单向阀(19)，启动平流泵(22)，当与平流泵(22)相连的高精度压力表Ⅱ(20)显示的压力大于与煤样罐(18)相连的计算机(28)显示的压力时，量筒(23)中的水通过单向阀(19)进入煤样罐(18)，观察量筒(23)中的水位的刻度变化，根据实际需要情况关闭平流泵(22)，然后将注水后的煤样罐(18)静置6h以上，使水分均匀分布于煤样中；

6)打开煤样罐截止阀(13)、截止阀Ⅱ(8)和稳流阀(10)，使煤样罐(18)与解吸测定仪(11)连通，进行煤样的解吸过程；

7)改变煤样罐(18)中的水分含量只需关闭煤样罐截止阀(13)重复步骤5)即可；

8)绘制等温吸附曲线图并进行实验分析。