[发明专利]一种含瓦斯受载煤体自燃特性测试装置及方法

说明书

本发明公开的一种含瓦斯受载煤体自燃特性测试装置及方法，涉及采空区遗煤自然特性测试技术领域。所述测试装置包括煤样罐、供气系统、气相色谱仪、温度监测系统以及电脑，所述煤样罐为密封结构、用于盛装静态加压后的煤样，实验过程中，利用压力机对煤样预加压，预加压的深度为煤样罐上盖凸出部的高度，通过对煤样罐密封，保证压缩深度为压力机的加压深度，通过等效原理变“动态密封”为“静态密封”，解决了高温密封问题，进而可以测试高温条件下含瓦斯受载煤体自燃特性，操作简单，数据测试准确。

技术领域

本发明涉及采空区遗煤自然特性测试技术领域，具体涉及一种含瓦斯受载煤体自燃特性测试装置及方法。

背景技术

采空区内具有自燃倾向性的遗煤与氧反应产生热量，当产生的热量大于散失的热量，煤的温度就会升高，煤的温度越高，煤与氧气的反应越剧烈，最终导致煤自燃。

采空区遗煤处于一种贫氧、受压状态，同时遗煤、上下邻近层涌出的瓦斯会在采空区积聚，使遗煤处于一种瓦斯氛围。当前研究煤自燃特常采取的测试步骤是：将取回的煤样破碎至相应粒径，装入煤样罐，煤样罐放入程序升温炉内，煤样在定流量的气氛进行氧化升温，升温通常在300℃内，利用气相色谱仪分析煤样罐出口气体的成分。该测试方式在分析遗煤特性方面得到了广泛应用，但忽略了遗煤处于一种受压状态以及遗煤处于一种瓦斯氛围内。

针对上述问题，中国发明专利CN2016101760453公开了一种基于荷载加压方式的煤自燃特性参数测定装置，该装置通过加压装置对煤样施加压力，保证煤样始终处于一种受压状态。但是，对照发明人论文(徐永亮,左宁,梁浦浦,et al.单轴应力对煤自燃特性参数和导热系数的影响研究[J].中国安全生产科学技术,2018,v.14(04):34-40.)可以发现，发明人在研究煤自燃特征时，并未考虑遗煤处于瓦斯氛围这一特点，这主要是基于实验安全方面考虑的，同时也是实验装置不允许做含瓦斯气体的实验，主要因为煤样罐内的煤样始终处于加压状态，属于一种动态加载，实验装置难以保证绝对密封，如果实验装置内通瓦斯气体，会有瓦斯气体泄漏的风险，容易造成瓦斯燃烧，甚至瓦斯爆炸。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种含瓦斯受载煤体自燃特性测试装置及方法，可以准确测试煤对多元气体的吸附量，这对研究煤的自然机理具有重要意义。

根据本发明的目的提出的一种含瓦斯受载煤体自燃特性测试装置，包括煤样罐、供气系统、气相色谱仪、温度监测系统以及电脑。

所述煤样罐为密封结构、用于盛装静态加压后的煤样，所述煤样罐侧面由内向外依次设置有陶瓷管、加热套以及外保温层，所述煤样罐上下端设置有内保温层。

所述供气系统通过进气管与煤样罐进气端连接，所述供气系统包括干空气瓶、氮气瓶、甲烷瓶以及混气筒，所述干空气瓶、氮气瓶与甲烷瓶分别与混气筒管道连通，连接管道上均设置有减压阀和流量控制器，所述混气筒与进气管连通，所述进气管上设置有回火器、第一阀门。

所述气相色谱仪通过出气管连接于煤样罐出气端，用于分析煤样罐中所排出气体的成分，并将分析结果发送至电脑，所述出气管上设置有压力表和第二阀门。

所述温度监测系统包括第一热电偶、第二热电偶、温控仪以及温度采集仪，所述第一热电偶一端伸入煤样内部，另一端与温度采集仪电连接，所述第二热电偶一端伸入煤样罐与陶瓷管之间，另一端分别与温控仪和温度采集仪电连接；所述温控仪还与加热套电连接，用于调节升温速率。

优选的，所述第一热电偶伸入煤样的一端放置于煤样的中心处。

优选的，所述煤样罐包括煤样罐主体、煤样罐上盖以及设置于煤样罐主体与煤样罐上盖之间的密封垫，所述煤样罐上盖与煤样罐主体螺栓连接；所述煤样罐上盖为凸台结构，其凸出部内嵌入煤样罐主体内。