[实用新型]一种煤层游离瓦斯形成机理模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种安全、方便、快捷地模拟煤层游离瓦斯形成机理的装置与实验方法，属矿业工程、安全工程技术领域。

背景技术

一般情况下，与甲烷相比，二氧化碳具有优先吸附、滞后解吸的特性。瓦斯的主要成分是甲烷，通过向煤层注入二氧化碳使之与里面的甲烷形成竞争吸附，进而把甲烷驱赶出来。煤层中游离瓦斯的含量，决定着矿井中的瓦斯浓度，在研究石灰岩地区煤层游离瓦斯形成机理过程中，为了系统直观地了解地表二氧化碳与煤层中游离瓦斯含量间的关系，需要制造一套用于模拟整个过程的装置，采取适当的技术措施，安全、便捷地拟煤层吸附-解吸和游离瓦斯的形成，当采用不同的实验方法时，实验过程中的安全性和安装效果也会有所不同。此时需要一种便捷高效的装置与实验方法，达到理想的验证效果，即安全、方便、快捷地模拟煤层游离瓦斯的形成与增长过程。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一套安全、方便、快捷地模拟煤层游离瓦斯形成机理的装置与实验方法，解决现有技术的不足。

本实用新型的技术方案是：一种煤层游离瓦斯形成机理模拟装置，碳酸钙容器通过管道与带塞容器连通，带塞容器底部设置加热装置，另外带塞容器通过管道与解吸容器连通，解吸容器中设置煤粉样品圆盒，解吸容器通过管道与1#洗气瓶连通，1#洗气瓶再通过管道依次连通倒置锥形瓶和2#洗气瓶。

所述的碳酸钙容器与带塞容器之间的管道设置1#阀门，碳酸钙容器出水口和带塞容器进水口分别设置滤网。

所述的煤粉样品圆盒为两个以上的带有内螺纹的无盖煤粉圆盒设置于带有外螺纹的胶套上；带有外螺纹的胶套两端设置橡胶螺母，带有外螺纹的胶套为中空结构。

所述的带塞容器与解吸容器的连通管道中设置干燥剂容器，解吸容器设置压力表。

所述的解吸容器与1#洗气瓶之间的连通管道设置2#阀门。

所述的1#洗气瓶与锥形瓶之间的连通管道设置回火防止器。

所述的管道均为硬质塑料管。

一种煤层游离瓦斯形成机理模拟装置的使用方法，关闭1#阀门，通过在放置碳酸钙颗粒的碳酸钙容器中加入碳酸溶液至没过滤网，打开1#阀门，碳酸氢钙溶液经过管道进入置于带塞容器中；关闭1#阀门，打开加热装置加热带塞容器中的碳酸氢钙溶液，分解出的二氧化碳经管道进入干燥剂容器，干燥后的气体穿过煤粉样品圆盒到达解吸容器的底部，伴随着越来越多的二氧化碳进入解吸容器，通过压力表，读出内部压力的变化；二氧化碳在煤粉样品圆盒中进行二氧化碳与吸附态甲烷之间的吸附-解吸，产生游离态甲烷气体，并经管道到达1#洗气瓶，2#阀门可调节甲烷气体流速和流量并控制解吸容器内的气压形成；1#洗气瓶除掉多余的二氧化碳，之后甲烷气体经管道到达倒置的锥形瓶，点燃甲烷气体，回火防止器可以防止回火，燃烧后的气体经管道到达氢氧化钙2#洗气瓶，产生浑浊，即完成模拟石灰岩地区煤层游离瓦斯形成的过程和验证。

本实用新型的有益效果：本实用新型结构简单、加工方便、成本低的装置，本实用新型可安全、快捷地模拟煤层游离瓦斯形成机理。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型粉样品圆盒A-A断面图；

图3为本实用新型煤粉样品圆盒B-B断面图。

具体实施方式

如图1-3所示，一种煤层游离瓦斯形成机理模拟装置，碳酸钙容器1通过管道与带塞容器6连通，带塞容器6底部设置加热装置8，另外带塞容器6通过管道与解吸容器13连通，解吸容器13中设置煤粉样品圆盒12，解吸容器13通过管道与1#洗气瓶16连通，1#洗气瓶16再通过管道依次连通倒置锥形瓶19和2#洗气瓶21。所述的碳酸钙容器1与带塞容器6之间的管道设置1#阀门3，碳酸钙容器1出水口和带塞容器6进水口分别设置滤网2。所述的煤粉样品圆盒12为两个以上的带有内螺纹的无盖煤粉圆盒7设置于带有外螺纹的胶套4上；带有外螺纹的胶套4两端设置橡胶螺母5，带有外螺纹的胶套4为中空结构。所述的带塞容器6与解吸容器13的连通管道中设置干燥剂容器10，解吸容器13设置压力表11。所述的解吸容器13与1#洗气瓶16之间的连通管道设置2#阀门15。所述的1#洗气瓶16与锥形瓶19之间的连通管道设置回火防止器18。所述的管道均为硬质塑料管。

一种煤层游离瓦斯形成机理模拟装置的使用方法，关闭1#阀门3，通过在放置碳酸钙颗粒的碳酸钙容器1中加入碳酸溶液至没过滤网2，1#阀门3控制流入硬质塑料管[4]碳酸氢钙溶液的流速和流量，打开1#阀门3，碳酸氢钙溶液经过管道进入置于带塞容器6中；关闭1#阀门3，以免热蒸汽经管道进入碳酸钙容器1中，打开加热装置8加热带塞容器6中的碳酸氢钙溶液，分解出的二氧化碳经管道进入干燥剂容器10（可选酸性干燥剂或无水氯化钙），干燥后的气体穿过煤粉样品圆盒12到达解吸容器13的底部，伴随着越来越多的二氧化碳进入解吸容器13，通过压力表11，读出内部压力的变化；二氧化碳在煤粉样品圆盒12中进行二氧化碳与吸附态甲烷之间的吸附-解吸，产生游离态甲烷气体，并经管道到达1#洗气瓶16，2#阀门15可调节甲烷气体流速和流量并控制解吸容器13内的气压形成；1#洗气瓶16除掉多余的二氧化碳，之后甲烷气体经管道到达倒置的锥形瓶19，点燃甲烷气体，锥形瓶19固定在铁架台22上，回火防止器18可以防止回火，燃烧后的气体经管道到达氢氧化钙2#洗气瓶21，产生浑浊，自此可安全、方便、快捷地模拟石灰岩地区煤层游离瓦斯形成的过程和验证。