[实用新型]煤体吸附瓦斯气体过程的变形量-吸附量同步测试装置

说明书

煤体吸附瓦斯气体过程的变形量‑吸附量同步测试装置，包括参考罐、煤样罐、恒温水浴箱、电阻应变片、电阻应变仪、计算机、真空泵、真空计、高压气瓶和充气连接管；参考罐和煤样罐左右并排设置在恒温水浴箱内且通过吸附连接管连通，参考罐和煤样罐内均设有自储式温压传感器，煤样罐内设有煤样；电阻应变片粘贴在煤样上且通过导线与电阻应变仪连接，电阻应变仪与计算机连接；真空泵的抽真空端通过抽气连接管与吸附连接管连接；高压气瓶通过充气连接管与参考罐连通。本实用新型能够完成不同压力梯度下的瓦斯吸附解吸过程中煤样的变形量‑吸附量的同步测试，使测得的吸附量与真实吸附量的误差减小，可得出吸附过程中瓦斯吸附量的动力学曲线。

技术领域

本实用新型涉及瓦斯实验装置技术领域，具体的说，涉及一种煤体吸附瓦斯气体过程的变形量-吸附量同步测试装置。

背景技术

目前在煤层气抽采上依然面临着很多重大的技术难题，为了保证煤矿生产安全，保障国家能源安全，我国煤炭工业未来研究的重点将放在煤矿瓦斯灾害防治和煤层气勘探开发，而两者的研究是以瓦斯含量测试和瓦斯吸附解吸特征为基础开展的。煤是一种复杂的多相介质，煤在吸附解吸瓦斯时，不仅会改变本身物理力学性质，还会引起煤体渗透性能、应力状态分布以及煤体强度的改变。尤其是煤体在气体吸附过程中基质膨胀变形会使得煤体扩散能力发生动态变化，这对煤与瓦斯突出防治和地面煤层气抽采均具有重要影响。

近年来，随着人们对煤岩瓦斯动力灾害发生机制、煤层气开采、以及煤层封存等技术关注程度的不断提高，许多研究者开始了煤岩吸附、吸附变形以及渗透性测量方面的研究，并相继开发了测试煤岩吸附量以及吸附、解吸变形的技术和装置。这些装置虽然专为测量煤体的吸附、解吸变形所研制，但是，要在一个试样上同时测量吸附量、变形量比较困难，目前这种实验装置极少，在实验条件上往往不能满足要求。如现有设备吸附平衡时间较短，绝大多数实验的平衡时间都在几十个小时以内，而吸附变形测试块状煤样不同于颗粒状煤样，尤其是在用原煤做实验时，煤体的吸附平衡时间要长得多，有的要几百个小时才能达到平衡，现有设备受到稳定性的制约，不能达到这一要求；利用现有设备开展的吸附、解吸变形实验气体压力大多数在5.0MPa以内，而煤体在高压下，往往表现出不同于低压时的特性，因此需要能实现高压吸附变形的测试装置（0-10.0MPa）；此外，现有容量法测试设备在计算吸附量时，都忽略了煤体的吸附、解吸变形对自由空间体积的影响，因而测得的吸附量与真实吸附量之间存在一定的误差。

通过测试不同吸附平衡压力点的吸附量，然后连接各吸附点的吸附量即吸附等温线，这种不同瓦斯压力下平衡态的瓦斯吸附量数据点连接而成的吸附等温线在开展煤体吸附能力评估、煤层瓦斯含量预测、封存能力评价及煤层气赋存量计算等方面非常重要，当前的平衡态煤体瓦斯吸附等温线仅能用于研究煤体与瓦斯处于吸附平衡状态下的吸附能力研究。但是，在开展煤层气开发、煤矿瓦斯涌出量预测及瓦斯抽采效果考察等工作时，煤体与瓦斯一直处于非吸附平衡状态的动态扩散过程中，此时需要掌握煤体瓦斯吸附量随时间的动态变化情况。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种煤体吸附瓦斯气体过程的变形量-吸附量同步测试装置，该装置能够完成不同压力梯度下的瓦斯吸附解吸过程中煤样的变形量-吸附量的同步测试，结合煤体的变形量对测得的吸附量进行适当修正，使测得的吸附量与真实吸附量的误差减小，操作简单，实时记录参考罐和煤样罐中的温度和压力，根据温度和压力计算出瓦斯吸附量随时间的变化，从而可得出吸附过程中瓦斯吸附量的动力学曲线。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

煤体吸附瓦斯气体过程的变形量-吸附量同步测试装置，包括吸附扩散系统、恒温水浴系统、膨胀变形测试系统、抽真空系统和高压充气系统；吸附扩散系统包括参考罐和煤样罐，参考罐和煤样罐之间通过吸附连接管连通，吸附连接管上设有第一截止阀，参考罐和煤样罐内均设有自储式温压传感器，煤样罐内设有煤样，参考罐连接有第一压力表和第一排气阀，煤样罐连接有第二压力表和第二排气阀；