[发明专利]一种深部开采受载煤体瓦斯吸附-解吸实验系统及方法

说明书

一种深部开采受载煤体瓦斯吸附‑解吸实验系统及方法。本发明包括：瓦斯瓶、氦气瓶、真空泵、数据采集系统、压力传感器、高温高压箱、精密流量计、吸附解吸罐、参考罐、压力表和阀门等部件组成。所述的瓦斯瓶通过减压阀一与压力表一相连，所述的氦气瓶通过减压阀二与压力表二相连，所述的压力表一通过管路与真空泵相连，所述的真空泵通过管路与吸附解吸罐和参考罐相连，所述的吸附解吸罐和参考罐外接压力传感器，所述的压力传感器通过数据线和采集卡与数据采集系统相连，所述的吸附解吸罐与精密流量计相连，所述的参考罐通过阀门排空。本发明主要用于煤矿深部开采条件下受载煤体瓦斯的吸附‑解吸实验，是一种可靠简便的实验手段。

技术领域

本发明涉及煤矿深部开采瓦斯的吸附解吸技术领域，尤其涉及一种深部开采受载煤体瓦斯吸附-解吸实验系统及方法。

背景技术

随着我国煤矿开采深度的不断增加，大部分矿井逐渐进入深部开采环境，煤层的瓦斯压力、含量逐渐增加，导致煤矿的瓦斯事故也呈现上升趋势，而准确掌握深部煤层中瓦斯的吸附解吸规律是预防瓦斯灾害和实施瓦斯抽采技术的前提，在煤层中瓦斯的流动，首先需要经过解吸，然后再通过煤体孔裂隙系统流出煤体。由于井下大部分煤体处于受压状态中，应力环境对于煤体的流出过程具有重要的影响。对于煤层开采来说，开采扰动会引起的煤体所受压应力发生明显的变化，进而会对瓦斯抽采产生显著影响。尤其是随着采掘深度的增加，地应力升高，开采扰动变得更加剧烈。

目前，煤样瓦斯的吸附解吸实验均以现场采集煤样制作的煤粉为主，这与深部开采的原煤煤样在内部结构和层理构造方面有非常大的差异，尤其是针对深部高温高压下受载煤体瓦斯在采动过程中的吸附-解吸试验系统缺乏，仅有的吸附-解吸试验系统自动化程度较低、实验结果的准确性、实时性较差，因此开展深部开采受载煤体瓦斯吸附-解吸实验系统及方法的研究就自然地摆在科技工作者面前。该装置可以真实模拟深部开采煤体瓦斯的吸附解吸规律，可以为深部开采条件下受载煤体瓦斯抽采工程设计提供一定的理论参考，对提高瓦斯抽采率、防治煤与瓦斯突出、减少因瓦斯排放引起的“温室效应”具有重要的理论意义和实际价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种深部开采受载煤体瓦斯吸附-解吸实验系统及方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

1. 一种深部开采受载煤体瓦斯吸附-解吸实验系统及方法，该系统主要由瓦斯瓶、氦气瓶、真空泵、数据采集系统、压力传感器、高温高压箱、精密流量计、吸附解吸罐、参考罐、压力表和阀门等部件组成。其特征是：所述的瓦斯瓶通过减压阀一与阀门一和压力表一相连，所述的氦气瓶通过减压阀二与阀门五和压力表二相连，所述的压力表一通过管路和阀门二与真空泵相连，所述的真空泵通过管路和阀门与吸附解吸罐和参考罐相连，所述的吸附解吸罐和参考罐外接压力传感器，所述的压力传感器通过数据线与数据采集系统相连，所述的吸附解吸罐通过管路与阀门和精密流量计相连，所述的参考罐通过阀门排空。

2. 根据权利要求1所述的一种深部开采受载煤体瓦斯吸附-解吸实验系统及方法，其特征是：所述的瓦斯瓶与所述的压力表一之间的管路上安装有减压阀一、阀门一，所述的压力表一与所述的煤样吸附解吸罐之间的管路上安装有阀门三、阀门六，所述的压力表二与所述的参考罐之间的管路上安装有阀门四、阀门七，所述的高温高压箱内设有吸附解吸罐和参考罐以及耐高温封闭环，吸附解吸罐内安装有多孔板和煤样，所述的吸附解吸罐与精密流量计相连的管路上安装有阀门八，所述的氦气瓶与高温高压箱相连，并通过阀门排出。

3. 根据权利要求1所述的一种深部开采受载煤体瓦斯吸附-解吸实验系统及方法，其特征是：所述的压力传感器、精密流量计、高温高压箱均通过采集卡和数据线与数据采集系统相连，所有采集的数据均实现连续性、实时性、精确性，保证了实验系统的可靠性和准确性。