[实用新型]利用示踪气体测试煤体渗透率的系统

说明书

技术领域

本实用新型属于煤矿安全技术领域，涉及一种测试煤体渗透率的系统，具体是一种利用示踪气体测试煤体渗透率的系统。

背景技术

煤炭是我国的主体能源，煤矿产业也是我国经济发展中其他相关企业发展的基础，在我国一直都有着重要的地位。近10年来，随着资源利用的加剧，地球浅部资源日益减少，资源开采逐渐向深部拓展，国内外矿山逐步进入深部资源开采状态。然而，我国煤矿地质条件极其复杂，随着煤矿开采深度逐渐增大，深部煤层开采具有高应力、高井温、高井深、瓦斯含量高、渗透性低、煤矿变化梯度大等特点，且随着深度的增加，瓦斯突出、冒顶等重特大事故的概率也逐渐增大，煤矿安全问题引起了人们的广泛关注。瓦斯作为煤的伴生矿产资源，以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中，而煤体作为一种多孔介质，具有一定的渗透性，即一定颗粒的流体可以向煤体内渗透，甚至从煤体内流过、传递到下一种介质中。在巷道掘进和煤层开采过程中会使赋存于煤体的瓦斯发生运移，当瓦斯含量过高时，可能发生瓦斯突出、瓦斯爆炸等灾害事故。因此，为了避免瓦斯含量过高而发生灾害事故，有必要在工程实践中测试煤层瓦斯渗透率，探究深部煤体瓦斯赋存特征及瓦斯的运移规律，为瓦斯治理和为瓦斯抽采提供依据。

影响煤体渗透特性的因素有多种，主要包括煤体的孔隙率、密度、孔径结构、弹性模量、体积模量等。对于某种固定流体在煤体内的渗透率来说，其影响因素除了煤体自身的因素还包括流体的动力粘滞系数、密度等参数，同时煤岩体的地质构造、自重应力和煤层开采等都对煤岩体渗透率产生影响。目前主要通过室内实验、数值模拟方法对煤体渗透率进行研究，其不能真实的反应深部煤体在原始状态下的渗透特性。因此，亟需一种能够在原始状态下测试煤体渗透率的系统，为煤矿企业安全生产过程中涉及的瓦斯治理与瓦斯抽采提供依据。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是为了填补现有技术的空白，使得能够测试深部煤体在原始状态下的渗透率，提供一种利用示踪气体测试煤体渗透率的系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用示踪气体测试煤体渗透率的系统，包括注气管路、注气观测管路及渗透观测管路，注气管路包括依次顺序连接的筛孔管、连通管及第一三通管，第一三通管的另外两端分别连接有第一压力表与通气管，通气管的另一端与储存有示踪气体的气瓶相连，通气管上设置有控制示踪气体流量的阀门；注气观测管路包括依次顺序连接的筛孔管、连通管及第一浓度检测仪；渗透观测管路包括依次顺序连接的筛孔管、连通管及第二三通管，第二三通管的另外两端分别连接有第二压力表与第二浓度检测仪；注气观测管路中的筛孔管及连通管与注气管路中的筛孔管及连通管、渗透观测管路中的筛孔管及连通管平行设置；第一浓度检测仪与第二浓度检测仪分别与主机相连，用于将测得的浓度数据传送给主机，主机又与计算机相连，用于将数据传送给计算机使得计算机计算气体渗透率；通过注气管路注入示踪气体，利用注气观测管路对注气管路的筛孔管所在的孔中示踪气体含量观测，并利用渗透观测管路观测渗透的示踪气体。

进一步的，第一浓度检测仪与第二浓度检测仪分别包括检测单元、微处理器、传输单元，微处理器分别与检测单元及传输单元相连，传输单元通过数据接口与线缆相接，微处理器将检测的气体浓度信息转化为电信号，通过线缆将气体浓度信息传输给主机。

进一步的，第一浓度检测仪与第二浓度检测仪分别内置有检测单元、存储单元、无线传输单元及微处理器，微处理器分别与检测单元、存储单元及无线传输单元相连，主机内设置有能够与第一浓度检测仪与第二浓度检测仪的无线传输单元通信的无线传输模块。

具体的，主机包括存储模块、传输模块及处理控制模块，处理控制模块分别与存储模块及传输模块相连，处理控制模块将由传输模块接收到的气体浓度电信号进行处理后转换为数字信号，并存储到存储模块中，再通过传输模块将气体浓度信息传输至计算机。

优选的，主机还包括图形显示模块，图形显示模块与处理控制模块相连。

优选的，各个管路的连通管的个数都可以为多根，与筛孔管依次顺序相接，主机选用N通道主机，N为大于3的正整数，渗透观测管路为2～N-1条，通道的数目与浓度检测仪一一对应。

具体的，通气管与第一三通管之间设置有阀门，阀门通过软管与减压阀相连，减压阀与气瓶相连。

优选的，主机外部设置有防爆外壳。

优选的，通气管上连接有气体流量计，气体流量计与主机相连，可以实时观测气体流量，并将流量传输给主机。

优选的，示踪气体为SF₆。