[发明专利]测试覆岩条件下含瓦斯煤渗吸过程中水分分布系统及方法

说明书

本发明涉及一种测试覆岩条件下含瓦斯煤渗吸过程中水分分布系统，包括气调装置、煤样罐装置、等压加水装置、等压解吸装置、电阻测试装置、覆压加载装置、型煤压制装置、控制阀及控制系统，其中煤样罐装置与等压加水装置间通过导流管相互串联，煤样罐装置与等压加水装置均通过导流管分别与气调装置、等压解吸装置相互连通，煤样罐装置另通过导线与电阻测试装置电气连接，所述导流管上均布若干控制阀，并通过控制阀分别与气调装置、煤样罐装置、等压加水装置、等压解吸装置及覆压加载装置相互连通。本发明测试方法简便、精确、与煤层实际赋存相似度高、且可实现动态监测，为深入研究水力化措施防治煤与瓦斯突出机理奠定理论基础。

技术领域

本发明涉及本发明属于煤矿安全技术领域，具体涉及一种测试覆岩条件下 含瓦斯煤渗吸过程中水分分布方法与装置。

背景技术

煤层注水的过程实际上是外加水分在煤体中渗吸的过程，渗吸促进煤体 瓦斯解吸，从而减小煤层瓦斯含量，提高瓦斯抽采率，减少煤与瓦斯突出、瓦 斯超限的次数，由于煤体的各向异性，煤层注水过程中，水在钻孔周围湿润范 围内分布不均匀，导致煤体内残余瓦斯含量不同，残余瓦斯含量不同达标区域 也不同，这些壁垒阻碍了煤层注水消突措施的发展。

测量水分的方法有干燥法、红外线法、射线法、微波法、核磁共振法及数 值模拟法，干燥法破坏煤体，无法连续动态检测含瓦斯煤体水分分布；红外线 法在检测煤体水分的过程中，煤中非水分成分同样也吸收红外线，致使测量结 果出现偏差；射线法需要引入放射源以及大功率的电压设备，使其具有一定的 安全隐患，而且设备价格高昂且不易维护，氢的散射特性并不稳定，如果屏蔽 不好，这种方法容易造成射线泄漏，污染环境、危害人类；微波法对于低含水 率较难测试准确，煤样罐为钢制品，吸收微波的能量；核磁共振受回波时间限 制，造成低于回波时间的信号无法检测到；数值模拟法是在一定假设的基础得出水分的定性或定量分布，同时也受边界条件的限制，不能反映真实条件下水 分分布。

因此，如果在实验室准确测定覆岩条件下含瓦斯煤渗吸过程中的水分分布，有 必要建立一种测试覆岩条件下含瓦斯煤渗吸过程中水分分布方法与装置，其危 险性低，测试方法便捷、精确、可实现上加水或下加水、与煤层实际赋存相似 度高、且同时可实现上动态监测，为深入研究水力化措施防突机理奠定理论基 础。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供测试覆岩条件下含瓦斯煤渗吸过 程中水分分布系统及方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

测试覆岩条件下含瓦斯煤渗吸过程中水分分布系统，包括气调装置、煤样 罐装置、等压加水装置、等压解吸装置、电阻测试装置、覆压加载装置、型煤 压制装置、控制阀及控制系统，其中所述煤样罐装置与等压加水装置间通过导 流管相互串联，且所述煤样罐装置与等压加水装置均通过导流管分别与气调装 置、等压解吸装置相互连通，其中所述等压解吸装置于与煤样罐装置之间的另 与覆压加载装置相互连通，所述煤样罐装置另通过导线与电阻测试装置电气连 接，所述导流管上均布若干控制阀，并通过控制阀分别与气调装置、煤样罐装 置、等压加水装置、等压解吸装置及覆压加载装置相互连通，所述控制系统通过导线分别与气调装置、煤样罐装置、等压加水装置、等压解吸装置、电阻测 试装置、覆压加载装置、型煤压制装置、控制阀电气连接。

进一步的：气调装置包括甲烷充气机构、氦气标定机构和真空脱气机构；

其中所述的甲烷充气机构包括高压甲烷瓶、阀门、缓冲罐、三通、压力传 感器、管路以及信号线，高压甲烷瓶通过管路与阀门相连，阀门)通过管路与 缓冲罐相连，缓冲罐通过管路与三通的右端口相连，三通的下端口与压力传感 器相连，压力传感器通过信号线与控制系统相连，控制系统通过信号线与控制 系统相连接，三通的左端口通过管路与阀门相连，阀门通过管路与四通的右端 口相连；