[发明专利]煤与瓦斯突出模拟试验用大流量高压气体充填系统及试验方法

权利要求书

1.一种煤与瓦斯突出模拟试验用大流量高压气体充填系统及试验方法，其特征是：包括气源模块、增压模块、真空模块、气体充填模块和采集控制模块，其中：

所述气源模块提供恒压气体，且气源的输出通道上设置有增压模块，所述增压模块对恒压气体进行增压，提高进入试验煤层的气体的流量与压力，所述真空模块对试验煤层进行抽真空后，气体充填模块将增压后的气体填充至试验煤层，所述采集控制模块采集并控制各个模块的运行与工作参数，实现煤与瓦斯突出模拟试验中气体的自动与均匀填充。

2.如权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟试验用大流量高压气体充填系统及试验方法，其特征是：所述气源模块包括依次连接的高压气瓶、加热型减压阀和气压表，所述加热型减压阀在减压同时对高压气瓶输出气体进行加温处理，以消除温度对气体压力影响。

3.如权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟试验用大流量高压气体充填系统及试验方法，其特征是：所述增压模块包括依次连接的增压电磁阀、增压泵、气压传感器、卸荷电磁阀和进气电磁阀，所述卸荷电磁阀与大气连通，以控制管路中高压气体的释放，以达到卸荷目的；所述的增压电磁阀、卸荷电磁阀、进气电磁阀与采集控制模块相连，实现开闭控制；所述增压泵与采集控制模块相连，实现自动启停控制；所述气压传感器结合采集控制模块对增压后气体压力进行实时精确采集。

4.如权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟试验用大流量高压气体充填系统及试验方法，其特征是：所述增压模块连接有动力气源模块，以获取增压用的动力，包括依次连接的空气压缩机、空气储气罐、空气除水清洁器、调压阀和气压表。

5.如权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟试验用大流量高压气体充填系统及试验方法，其特征是：所述增压模块连接有储气模块，以储存增压后的高压气体，为试验煤层提供气流补充源，具体包括气压传感器和气体储气罐，所述的气压传感器安装于所述气体储气罐，通过采集控制模块对储气罐的压力进行实时精确采集。

6.如权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟试验用大流量高压气体充填系统及试验方法，其特征是：所述真空模块包括依次连接的真空泵和真空电磁阀，所述真空泵与采集控制模块相连，实现启停控制；所述真空电磁阀与采集控制模块相连，实现开闭控制。

7.如权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟试验用大流量高压气体充填系统及试验方法，其特征是：所述气体充填模块包括依次连接的出气电磁阀、质量流量计和面式充填板，所述出气电磁阀与采集控制模块相连，实现开闭控制，所述的质量流量计与采集控制模块连接，采集、控制管路中气体流量；所述面式充填板设有多层千目钢丝网，以过滤煤层的煤体且具有良好的气体通透性，可实现对试验煤层大面积均匀、快速气体充填。

8.基于如权利要求1-7中任一所述的系统的试验方法，其特征是：对恒压气体进行增压，提高进入试验煤层的气体的流量与压力，对试验煤层进行抽真空，进而将增压后的气体填充至试验煤层，通过采集整个增压、抽真空和填充的过程中的工作参数，并控制增压、抽真空和填充的执行元件，以实现煤与瓦斯突出模拟试验中气体的自动与均匀填充。

9.如权利要求8所述的试验方法，其特征是：通过采集控制模块设定真空压力p₁，并启动抽真空过程，通过中间继电器打开真空电磁阀和出气电磁阀，启动真空泵，并通过压力传感器自动采集气体储气罐压力p，实时比较气体储气罐压力p与真空压力设定值p₁大小关系，直至p＝p₁，通过中间继电器自动关闭真空泵、真空电磁阀和出气电磁阀。

10.如权利要求8所述的试验方法，其特征是：调节加热型减压阀、调压阀，为增压泵提供恒压气源与空气动力源，通过采集控制模块设定加载气体压力p₂、气体流量，并启动气体加载过程，通过中间继电器打开增压电磁阀和进气电磁阀，启动增压泵，通过压力传感器自动采集气体储气罐压力p，并实时比较气体储气罐压力p与加载气体压力设定值p₂大小关系，当p＝p₂时，开启出气电磁阀，基于质量流量计自动采集、控制气体流量，对试验煤体进行流量、压力可控的气体充填；充填过程中，当p>p₂时，停止增压泵，并开启卸荷电磁阀，当p<p₂时，开启增压泵，关闭出气电磁阀，直至p＝p₂恢复气体加载，以维持气体加载压力与流量恒定。