[发明专利]一种实验室原煤电阻率和瓦斯渗透率的监测系统

说明书

技术领域

本发明为一种实验室原煤电阻率和瓦斯渗透率的监测系统，具体涉及一种监测原煤电阻率和瓦斯渗透率在三轴压缩下变化规律的系统。

背景技术

煤炭资源是目前我国的主要能源，近年来随着开采深度的加大，煤矿安全事故频发，尤其是煤矿瓦斯灾害严重，给国家和人民的生命财产安全带来巨大威胁，煤矿瓦斯灾害的监测预警成为煤矿安全生产的重要研究方向。

电阻率作为灾害发生过程中一个重要的力学响应参数，瓦斯渗透率作为煤矿瓦斯防治领域的重要参数，研究含瓦斯煤在三轴压缩作用下电阻率与瓦斯渗透率之间的变化关系具有重要意义，从而达到以监测电阻率变化同时预测煤体应力应变全过程与瓦斯渗透率变化情况。相比于传统的方法具有操作简单，成本低廉，劳动量小的优点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实验室原煤电阻率和瓦斯渗透率的监测系统，具体涉及一种监测原煤电阻率和瓦斯渗透率在三轴压缩下变化规律的系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种实验室原煤电阻率和瓦斯渗透率的监测系统，该系统包括瓦斯罐、轴压加载系统、围压加载系统、煤样、气压表、阀门、瓦斯流量计、真空泵、瓦斯管、导线、电阻仪和计算机；

所述瓦斯罐与煤样上端连接，连接线路之间设有上阀门和一号气压表，煤样下端依次连接下阀门、二号气压表、瓦斯流量计和真空泵；电阻仪通过导线与煤样两端连接；轴压加载系统和围压加载系统由MTS-816试验机构成；

所述煤样用生料带密闭包好，煤样两端与导线、瓦斯管的连接处采用蜡封；所述生料带化学名称是聚四氟乙烯，无毒无味、具有良好的气密性、绝缘性、韧性好及纵向强度高的特点；

所述瓦斯罐中的瓦斯在阀门打开后，依次流经一号气压表、煤样、二号气压表、瓦斯流量计和真空泵，读出各表示数，从而求出瓦斯渗透率；电阻仪连接煤样两端，直接测出电阻率；

所述瓦斯渗透率计算公式如下，其中Q₀为渗透量(cm³/s)；P₀为测点大气压力(MPa)；μ为气体黏性系数，取10.8×10^-6Pa·s；P₁为进口气体压力(Pa)；P₂为出口气体压力(Pa)；A为试样的横截面积(cm²)；L为试件长度(cm)；

所述的瓦斯渗透率和电阻率数值同步输入电脑并绘制成随时间变化的曲线进行比较从而得到二者的响应关系。

附图说明

图1为本发明所述系统的结构示意图；

图2为煤样两端接口示意图；

图中：1、瓦斯罐；2、上阀门；3、轴压加载系统；4、一号气压表；5、瓦斯管；6、煤样；7、导线；8、电阻仪；9、计算机；10、围压加载系统；11、下阀门；12、二号气压表；13、瓦斯流量计；14、真空泵；15、生料带。

具体实施方式

一种实验室原煤电阻率和瓦斯渗透率的监测系统，该系统包括瓦斯罐1、轴压加载系统3、围压加载系统10、煤样6、一号气压表4、二号气压表12、上阀门2、下阀门11、瓦斯流量计13、真空泵14、瓦斯管5、导线7、电阻仪8和计算机9；

所述瓦斯罐1与煤样6上端连接，连接线路之间设有上阀门2和一号气压表4，煤样6下端依次连接下阀门11、二号气压表12、瓦斯流量计13和真空泵14；电阻仪8通过导线7与煤样6两端连接；轴压加载系统3和围压加载系统10由MTS-816试验机构成；

所述煤样用生料带15密闭包好，煤样6两端与导线7、瓦斯管5的连接处采用蜡封；所述生料带15化学名称是聚四氟乙烯，无毒无味、具有良好的气密性、绝缘性、韧性好及纵向强度高的特点；

所述瓦斯罐1中的瓦斯在上阀门2和下阀门11打开后，依次流经一号气压表4、煤样、二号气压表12、瓦斯流量计13和真空泵14，读出各表示数，从而求出瓦斯渗透率；电阻仪8连接煤样6两端，直接测出电阻率；

所述瓦斯渗透率计算公式如下，其中Q₀为渗透量(cm³/s)；P₀为测点大气压力(MPa)；μ为气体黏性系数，取10.8×10^-6Pa·s；P₁为进口气体压力(Pa)；P₂为出口气体压力(Pa)；A为试样的横截面积(cm²)；L为试件长度(cm)；

下面结合附图对本发明做进一步说明。