[发明专利]低渗煤层酸化增透受载煤体瓦斯渗流多场耦合实验系统及实验方法

说明书

本发明公开了一种低渗煤层酸化增透受载煤体瓦斯渗流多场耦合实验系统，包括煤样夹持器，煤样夹持器用于盛放煤样及吸水海绵；煤样夹持器的进口连接有注气机构，煤样夹持器的出口连接有排放测量机构，煤样夹持器的侧壁连接有用于产生围压的真三轴加载系统；注气机构用于向煤样夹持器内先后注入甲烷气体和硫化氢气体，硫化氢气体用于在煤样夹持器内与水反应生成弱酸液。本发明还公开了相应的实验方法。本发明研制了低渗煤层酸化增透受载煤体瓦斯渗流多场耦合实验系统，开展真三轴条件下受载煤体瓦斯渗流影响因素实验研究，揭示在酸化作用下低渗煤层开采时酸化时间、地应力和温度等因素对特定煤体渗流规律的影响特性，指导被模拟地层的瓦斯抽采实践。

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术领域，尤其涉及煤层增透及瓦斯抽采技术。

背景技术

我国煤炭地质赋存结构复杂且差异性较大，煤层普遍属于低渗透储层。随着浅部煤炭资源的日渐枯竭，深部开采将成为煤炭资源开发中的常态，越来越多的矿井面临深部开采的难题。

深部煤层处于高地应力、高地温和高瓦斯压力等复杂环境，而高地应力作用使煤层的透气性更低。

申请人注意到煤体酸化程度与增透效果存在关联性。现有实验系统研究中，缺少利用真三轴实验系统实时测试煤体酸化程度与增透效果的关联性研究。

因而，有必要提出能够研究酸化作用条件下的低渗煤层受载煤体真三轴实验系统和实验方法。进行煤体酸化实验时，如果酸液泄漏，往往并不能第一时间发现，会导致损坏实验场地及物品，还会对实验者造成伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低渗煤层酸化增透受载煤体瓦斯渗流多场耦合实验系统，用于研究煤体程度与增透效果之间的关联性，进而指导煤层酸化增透作业取得更好的增透效果，并且实验过程中无需加注酸液，实验用气泄漏时也能第一时间发现从而相应处理，避免酸液泄漏带来的危害。

为实现上述目的，本发明的低渗煤层酸化增透受载煤体瓦斯渗流多场耦合实验系统包括煤样夹持器，煤样夹持器用于盛放煤样及吸水海棉；

煤样夹持器的进口连接有注气机构，煤样夹持器的出口连接有排放测量机构，煤样夹持器的侧壁连接有用于产生围压的真三轴加载系统；

注气机构用于向煤样夹持器内先后注入甲烷气体和硫化氢气体，硫化氢气体用于在煤样夹持器内与水反应生成弱酸液。

注气机构包括进气总管，以气流方向为下游方向，进气总管的上游端部并联连接有甲烷气瓶和硫化氢气瓶，甲烷气瓶的出口处设有甲烷减压阀，硫化氢气瓶出口处设有硫化氢减压阀；甲烷气瓶和硫化氢气瓶下游方向的进气总管上设有进气压力表，进气压力表与甲烷气瓶和硫化氢气瓶相邻；进气压力表下游的进气总管上设有第一阀门；第一阀门下游方向的进气总管上设有第三阀门，第三阀门下游方向的进气总管上连接有抽真空管路，抽真空管路连接有真空泵，抽真空管路上设有第四阀门；

进气总管的下游端与煤样夹持器的进口相连接，煤样夹持器进口处的进气总管上设有入口压力表和进气流速传感器；抽真空管路与入口压力表之间的进气总管上连接有氦气管路，氦气管路连接有氦气瓶，氦气管路上设有氦气减压阀；

还包括有电控装置，电控装置连接有显示屏，电控装置连接进气压力表、入口压力表和进气流速传感器。

排放测量机构包括出气总管，出气总管由上游向下游方向依次间隔设有出气流速传感器、出气压力表、第五阀门和气体流量计，出气总管的下游端与大气相通；出气流速传感器、出气压力表和气体流量计均与电控装置相连接。

真三轴加载系统包括用于在前后方向上对煤样夹持器中的煤样产生围压的第一液压加载系统、用于在左右方向上对煤样夹持器中的煤样产生围压的第二液压加载系统，以及用于在上下方向上对煤样夹持器中的煤样产生围压的第三液压加载系统，

第一液压加载系统、第二液压加载系统和第三液压加载系统均通过管路与煤样夹持器相通；

真三轴加载系统还包括有用于调节煤样温度的温度调节机构；