[实用新型]一种适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试装置。

背景技术

煤与瓦斯相互作用机理是瓦斯灾害防治领域研究的基础科学问题，研究煤与瓦斯相互作用机理不但对矿井煤岩瓦斯动力灾害机理研究有指导作用,同时也对煤层气的抽采提供重要的理论支撑。

目前，煤层气开采主要是在煤层开采前或开采过程中利用各种钻孔（地面钻孔、本煤层钻孔、顶底板穿层钻孔、邻近层穿层钻孔、采空区钻孔等）对煤层气进行抽采，必要时还要辅以水力或爆破等措施增加煤层透气性，提高煤层气抽采量。在地质条件复杂的矿区，虽然煤层气含量较高，但渗透性低，抽采困难，需要施工许多岩巷和钻孔工程，花费大量的财力、物力和时间，造成煤矿采掘接替困难，大大增加了生产成本。

煤层气大部分以物理吸附状态存在于煤层中，低渗透煤层气开采困难主要是煤层气解吸和渗流困难，因此人为增加煤层透气性是当前煤层气开采的主要方法。另一方面，煤体环境温度升高，气体热焓增加，也会提高煤层气的解吸量，这在其他吸附现象中也普遍存在，在一定条件下温度对吸附/解吸甚至起着决定性作用。如果促使煤体升温会促使煤层气解吸，在煤层中渗流扩散也会驱动煤层气流动，引起煤层气解吸、渗流、煤体热量传递等一系的变化，进而影响到煤层气的开采。但对注热过程中营造出高温高压环境下煤体的吸附解吸规律还不清楚，特别是对于在高温高压环境下煤体的吸附解吸过程中煤体变形情况，需要深入开展实验和理论研究。因此针对以上情况，如何研究高温高压环境下煤体的吸附解吸过程中煤体变形情况，成为煤层瓦斯抽采技术领域亟需研究的技术问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种能够研究高温高压环境下煤体吸附解吸过程中的煤体变形情况的适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试装置，包括抽真空系统、注气系统、吸附解吸变形测试系统和气体计量系统；

抽真空系统包括真空泵和真空容器，真空泵的进气口通过第一气管与真空容器的出气口连接，第一气管上设有第一截止阀，真空容器的进气口连接有第二气管，第二气管上沿气流方向依次设有气球和第二截止阀，气球通过第三气管与第二气管连接，第三气管上设有第三截止阀，真空容器上设有真空表；

注气系统包括甲烷气罐和高压氦气罐，甲烷气罐通过第四气管与吸附解吸变形测试系统的进气端连接，第四气管上沿气流方向依次设有高压表、第一减压阀、低压表、增压泵、第四截止阀、单向阀、调压阀、第五截止阀和第六截止阀，高压氦气罐通过高压管与第四气管连接，高压管与第四气管的连接处位于第四截止阀与单向阀之间，高压管上设有第七截止阀；

气体计量系统包括数据采集控制电脑、电子天平、恒温水罐和水箱，水箱位于恒温水罐内，恒温水罐连接有注水管，注水管上设有第九截止阀，水箱上设有第一压力表和第一温度传感器，水箱通过第六气管与吸附解吸变形测试系统的出气端连接，第六气管上沿气流方向依次设有第二压力表、第二减压阀、第十截止阀、制冷器、干燥器和第十一截止阀，水箱的底部连接有出水管，出水管上设有第十二截止阀，出水管的出水口位于电子天平的上方；数据采集控制电脑通过数据线分别与第一压力表、第二压力表、第一温度传感器和电子天平连接。

吸附解吸变形测试系统包括电阻应变仪和密封恒温箱，密封恒温箱内设有吸附解吸罐和平衡釜,吸附解吸罐包括罐体和罐盖，罐盖通过紧固螺栓连接在罐体的顶部，罐盖与罐体之间的连接处设有耐高温密封环，罐盖上设有第三压力表和第二温度传感器，罐体上设有四个安装孔，每个安装孔内均设有一个空心螺栓，空心螺栓与安装孔内壁之间设有耐高温密封圈，四个空心螺栓分别为进气接头、出气接头、导线接头和备用接头，罐体内设有耐高温电阻应变片；电阻应变仪通过穿设在导线接头内的数据线与耐高温电阻应变片连接；甲烷气罐通过第四气管与平衡釜连接，平衡釜上设有第四压力表和第三温度传感器；吸附解吸罐的进气接头通过第五气管与第四气管连接，第五气管与第四气管的连接处位于第五截止阀和第六截止阀之间；第五气管上设有第八截止阀；吸附解吸罐的出气接头通过第六气管与气体计量系统连接；第三压力表、第四压力表、第二温度传感器、第三温度传感器和电阻应变仪分别通过数据线与数据采集控制电脑连接