[发明专利]煤岩试样在温-压作用下产气测试系统及方法

权利要求书

1.煤岩试样在温-压作用下产气测试系统，其包括试样加载装置（1）和气体采集监测装置（2），其特征在于：所述试样加载装置（1）包括高温三轴产气机构（3）和围压加载机构（4），

所述高温三轴产气机构（3）包括

试样组件（7），具有用于盛放煤岩试样（12）的容纳腔；所述试样组件（7）通过排气结构将煤岩试样（12）在测试过程中产生的气体排至所述气体采集监测装置（2）内；

三轴腔室，包括连接并形成密闭三轴室的三轴室箱体（6）和三轴室箱座（27），所述密闭三轴室内放置有所述试样组件（7），所述围压加载机构（4）与所述密闭三轴室相连通，测试时，所述围压加载机构（4）对所述密闭三轴室进行加压；

轴向载荷机构（5），通过安装结构安装在所述三轴腔室上，测试时，所述轴向载荷机构（5）对所述试样组件（7）进行轴向加压；以及

加热结构，对所述三轴腔室进行加热；

所述气体采集监测装置（2）包括与所述试样组件（7）的所述容纳腔连通的集气泵（22）、计量结构以及收集气体的气体采样袋（26）；

其中，测试前，取下所述气体采样袋（26）并开启所述集气泵（22），对整个系统进行抽真空处理；

所述围压加载机构（4）包括与所述三轴腔室的密闭三轴室连通的进油管（18）和出油管（19）、设于围压加载机构（4）的油腔内的高温硅油（20）、以及驱动所述高温硅油（20）进行进油管（18）-密闭三轴室-出油管（19）-油腔-进油管（18）的循环流动的控制结构（21）；

所述加热结构包括缠绕在所述三轴腔室外的若干圈加热条带（11），以及设于所述三轴室箱座（27）上且靠近所述试样组件（7）设置的若干组热电偶式温度传感器。

2.根据权利要求1所述的煤岩试样在温-压作用下产气测试系统，其特征在于：所述试样组件（7）包括两个端部圆柱形压块（13）、空心气管、以及煤岩试样（12）；其中，所述空心气管设为不锈钢气管，两个端部圆柱形压块（13）和所述空心气管密封组装形成用于容纳所述煤岩试样（12）的容纳腔，所述端部圆柱形压块（13）上成型有用于连接所述排气结构的通气孔（14）。

3.根据权利要求1所述的煤岩试样在温-压作用下产气测试系统，其特征在于：所述试样组件（7）包括两个端部圆柱形压块（13）、热缩管套（16）、以及煤岩试样（12）；其中，两个端部圆柱形压块（13）和所述热缩管套（16）密封组装形成用于容纳所述煤岩试样（12）的容纳腔，所述端部圆柱形压块（13）上成型有用于连接所述排气结构的通气孔（14）。

4.根据权利要求3所述的煤岩试样在温-压作用下产气测试系统，其特征在于：所述端部圆柱形压块（13）通过辅助密封组件和所述热缩管套（16）密封连接；所述辅助密封组件包括缠绕在所述端部圆柱形压块（13）外的至少两圈自融性胶（15）、以及组装后缠绕在所述热缩管套（16）对应于所述自融性胶（15）的外壁位置处的至少两圈钢丝（17）。

5.根据权利要求3所述的煤岩试样在温-压作用下产气测试系统，其特征在于：所述排气结构包括成型在所述三轴腔室上的两个抽气口（10），将所述抽气口（10）与所述通气孔（14）一一对应连通的连接管，以及将两个所述抽气口（10）与所述集气泵（22）连通的抽气硬管（23）。

6.根据权利要求5所述的煤岩试样在温-压作用下产气测试系统，其特征在于：所述气体采集监测装置（2）中计量结构设为位于所述集气泵（22）与所述气体采样袋（26）之间的电子皂膜流量计（25）。

7.根据权利要求1所述的煤岩试样在温-压作用下产气测试系统，其特征在于：所述三轴室箱体（6）上成型有用于连通所述密闭三轴室和所述围压加载机构（4）的出油管（19）的围压油出口（9），所述三轴室箱盖上成型有用于连通所述密闭三轴室和所述围压加载机构（4）的进油管（18）的围压油入口（8）；所述三轴室箱体（6）呈筒状，所述三轴室箱体（6）与所述三轴室箱座（27）通过若干紧固螺栓/紧固螺丝固定连接，所述轴向载荷机构（5）安装在所述三轴室箱体（6）的上端且测试时自上而下对所述试样组件（7）进行轴向加压。

8.煤岩试样在温-压作用下产气测试方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、将取样的煤岩试样（12）置于设有排气孔的试样组件（7）内；

S2、将试样组件（7）置于高温三轴产气机构（3）的三轴腔室的密闭三轴室内，并密封组装三轴室箱体（6）和三轴室箱座（27）；

S3、将三轴腔室的密闭三轴室与围压加载机构（4）连通、将气体采集监测装置（2）与所述试样组件（7）上的排气孔连通，并对整个系统进行抽真空处理；

S4、启动围压加载机构（4）对密闭三轴室内的试样组件（7）进行周围加压、启动高温三轴产气机构（3）的轴向载荷机构（5）对试样组件（7）进行轴向加压、并启动高温三轴产气机构（3）的加热结构对三轴腔室进行加热；

S5、试样组件（7）内的煤岩试样（12）产气，启动气体采集监测装置（2）的集气泵（22），煤岩试样（12）的产气在集气泵（22）作用下通过气体采集监测装置（2）的计量结构后被气体采集监测装置（2）的气体采样袋（26）收集。