[实用新型]一种含瓦斯水合物煤体制备装置及力学性质测试系统

说明书

本实用新型涉及一种含瓦斯水合物煤体制备装置及含瓦斯水合物煤体力学性质测试系统，该含瓦斯水合物煤体制备装置包括注水器、注入流量计和注水套筒；注水套筒包括内层与外层，内层为中空结构，其顶面、底面和侧壁上均设有多个注水孔；外层套设于内层之外，与内层之间形成空腔，且开设有进水口；注水器通过注入管路连接至注水套筒的进水口，用于向注水套筒外层和内层之间的空腔注水，注入流量计设于注入管路上，用于计量注入注水套筒的水量。本实用新型可对测试用煤样进行全方位注水，有效提高煤样中瓦斯水合物分布均匀性以及含瓦斯水合物煤体力学性质测定准确性、有效性。

技术领域

本实用新型涉及煤岩性能测试技术领域，尤其涉及一种含瓦斯水合物煤体制备装置及力学性质测试系统。

背景技术

煤与瓦斯突出事故是由于瓦斯赋存区扰动(揭煤或落煤)促使大量瓦斯瞬间涌出而造成的煤矿事故，危害性极大。瓦斯水合固化技术是预防煤与瓦斯突出的新方法，其原理如下：通过向煤体中高压注水以生成水合物，使瓦斯由气相转变为固相，降低瓦斯压力和瓦斯含量，同时，瓦斯水合物填充于煤体孔隙之间，增强了煤体的力学性质，可达到减缓甚至消除煤体的突出危险性的目的。高压注入煤体的水分能否均匀分布是影响瓦斯水合物生成状况的关键问题。瓦斯水合物在煤体中形成后，煤体的力学性质变化规律是判定瓦斯水合物生成状况重要依据，因此在实际应用前，需要在实验室制备含瓦斯水合物煤体进行模拟试验，以测试其力学性质。

目前，测试含瓦斯水合物煤体力学性质时，在制备相应煤样的过程中，注水方式均为单方向注水，而且水合物生成多采用气过量法，在假设水分完全反应的条件下通过控制初始含水量来控制水合物饱和度，水分大多为欠饱和状态。一方面单方向注水难以保证煤样中水分的均匀分布，另一方面水分的欠饱和状态更是加剧了这种不均匀分布，而煤体中瓦斯与水反应生成水合物，水的分布对生成的水合物的分布有重要的影响，进而影响到含瓦斯水合物煤体力学性质测试的准确性、有效性。

因此，针对以上不足，需要提供一种能够实现均匀注水的含瓦斯水合物煤体制备装置及相应的力学性质测试系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在全方位注水条件下于煤体中原位生成水合物的含瓦斯水合物煤体制备装置及相应的力学性质测试系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种含瓦斯水合物煤体制备装置，包括：

注水器、注入流量计和注水套筒；

所述注水套筒包括内层与外层，内层为中空结构，其顶面、底面和侧壁上均设有多个注水孔；外层套设于内层之外，与内层之间形成空腔，且开设有进水口；所述注水器通过注入管路连接至所述注水套筒的进水口，用于向所述注水套筒外层和内层之间的空腔注水，所述注入流量计设于所述注入管路上，用于计量注入所述注水套筒的水量。

优选地，所述注水套筒内层的顶面、底面和侧壁上设置的多个所述注水孔均以阵列形式分布。

优选地，所述注水套筒内层上，所有所述注水孔的开孔面积之和不少于内层表面积的1/20。

优选地，每个所述注水孔均设有向内凸出的注水短管。

优选地，还包括流出流量计；

所述注水套筒内层还开设有溢水口，所述溢水口设于所述进水口一侧，通过流出管路连接至所述注水套筒外层外侧；所述流出流量计设于所述流出管路上，用于计量流出所述注水套筒的水量。

优选地，所述进水口设于所述注水套筒外层顶面中心，所述溢水口设于所述注水套筒内层顶面中心一侧。

优选地，所述注水套筒内层、外层为同轴圆柱结构。

优选地，所述注水套筒内层与外层侧壁之间的空腔厚度不少于内层内径的1/6。

本实用新型还提供了一种含瓦斯水合物煤体力学性质测试系统，包括：