[实用新型]一种煤样瓦斯负压解吸实验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤样瓦斯负压解吸实验系统，属于煤矿瓦斯灾害防治领域，尤其涉及一种用于准确探究瓦斯处于负压解吸环境压力下的解吸规律及确定合理煤层瓦斯抽采负压值的实验系统。

背景技术

煤层瓦斯含量及合理煤层瓦斯预抽负压是瓦斯灾害防治工程实践中常用的两个基础参数。瓦斯含量常作为煤层气资源量、煤矿瓦斯灾害危险性及瓦斯抽采效果评价指标，煤层瓦斯预抽负压制约瓦斯预抽周期，是提高瓦斯预抽效率的关键参数。因此，准确测定煤层瓦斯含量及合理确定煤层瓦斯预抽负压是有效进行瓦斯灾害防治的重要基础。

煤层瓦斯含量测定多采用煤矿井下瓦斯含量直接测定法，取样时多采用压风孔口接样法，但取样时压风及钻杆的扰动对钻孔壁及钻孔沿程沉积的煤屑不断冲刷，使所取得的煤样的设计位置新鲜煤样纯度降低，引起瓦斯损失量推算时数值偏低，进而造成瓦斯含量测值误差。

针对现有压风孔口取样时设计位置煤样纯度低的现状，基于负压排渣的取样方式也被逐渐被学者提出，如专利CN203772574U、CN103776722A、CN102798548B，该方法的思路是基于负压气力输送理论，由单一负压动力源提供煤样运动动力；钻头切削煤壁，煤屑脱落随后经由钻杆内部被吸送采集，整个过程用时短、煤样纯度高，理论上是一种较为理想的取样方法。但是取样过程中同样涉及瓦斯损失量的推算，其推算依据则是煤样在负压环境下的瓦斯解吸规律，但是煤样在负压环境下的瓦斯解吸规律研究较为薄弱。因此为了推动基于负压排渣的定点取样的发展及工程应用，需要加强煤样负压解吸理论的研究。

《河南理工大学学报(自然科学版)》第30卷6期中“负压环境下煤的瓦斯解吸规律试验研究”；中国专利，专利号为CN203705293U，“变压条件下煤样瓦斯吸附解吸实验装置”；中国专利，公开号为CN103776722A，“负压环境下取样的煤层瓦斯含量测试方法”等对负压环境下瓦斯解吸规律的研究进入了探索，但是所提出的方法及实验系统存在着如下问题：①测控精度低，可控范围窄，压力控制不稳定；②负压排渣取样过程取样速度较快，一般在2分钟内完成，而以上方法解吸量计量以分钟为计时单位，无法获得以秒为计时单位的解吸量，进而影响瓦斯损失量推算精度。

目前煤层瓦斯预抽负压多采用负压值13kPa，但是煤层赋存条件、煤层透气性、煤层瓦斯解吸特性等的差异会使得抽采负压为13kPa时瓦斯预抽效果不一，影响矿井生产接替，为了缩短瓦斯预抽周期提高瓦斯抽采效率，该值应根据矿井实际作出调整。

中国专利，专利号为CN203705293U公开了一种“变压条件下煤样瓦斯吸附解吸实验装置”，采用真空泵实时抽吸煤样瓦斯解吸气体，某种程度上是井下瓦斯抽采形式的再现，但是准确确定抽采负压值较为困难，究其原因在于压力控制采用真空泵，负压值难以稳定控制。因此，实有必要提出一套设计科学、计量准确、测控稳定的煤样负压解吸实验系统，以准确、全面掌握煤样中瓦斯在负压解吸环境下的解吸规律，为研发负压排渣定点取样煤层瓦斯含量测定技术及确定合理的煤层瓦斯预抽压力值提供理论依据。

发明内容

本实用新型的目的在于提供的一种煤样负压解吸实验系统，不仅要求其设计科学、计量准确、功能完善、自动化程度高，而且能够稳定控制压力并且用于研究煤样瓦斯在负压环境下的瓦斯解吸规律的实验系统，为负压排渣定点取样定点测定煤层瓦斯含量及合理确定煤层瓦斯预抽压力提供理论依据。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种煤样瓦斯负压解吸实验系统，其包括高压气源模块、抽真空模块、煤样罐、负压压力控制模块、参数采集与测控模块；其特征在于，

所述的高压气源模块包括依次串联的高压气源高纯度甲烷、气体减压阀；

所述抽真空模块包括真空泵、真空表和三通阀门，所述真空泵和真空表4串联后接入三通阀门；所述气体减压阀也接入三通阀门；

所述煤样罐外设有电热圈加热层；

手动阀一的一端与所述三通阀门相连接，手动阀一的另一端与所述煤样罐相连；

所述负压压力控制模块包括压力缓冲罐、温度传感器、数据采集与显示平台、压力传感器、电磁阀、维压容器、活塞、丝杆、人机交互平台及伺服电机；其中，所述压力缓冲罐接入到所述维压容器，所述温度传感器接入到压力缓冲罐，另一接口接入到参数采集与显示平台；所述维压容器上端部设有三个出口，所述电磁阀的一接口接入到维压容器，所述电磁阀的另一接口排空；所述压力传感器接入所述维压容器；所述活塞与所述丝杆连接置于所述维压容器内，所述伺服电机带动丝杆运动；所述压力传感器数据线接入参数采集与显示平台；