一種煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試方法及裝置製造方法
2023-10-04 17:24:39
一種煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試方法及裝置，所述裝置包括等溫解吸系統、地應力施加系統、瓦斯氣體注入系統以及高壓注水系統，等溫解吸系統包括解吸單元、真空脫氣單元以及恆溫單元；地應力施加系統、瓦斯注入系統、高壓注水系統、真空脫氣單元以及恆溫單元均分別與解吸單元連接，解吸單元中放入實驗煤樣後，恆溫單元為解吸單元提供水浴恆溫，真空脫氣單元對解吸單元進行抽真空，高壓注水系統對煤樣注水，瓦斯注入系統給煤樣注入瓦斯，地應力施加系統對煤樣施加壓力，解吸單元對煤樣中瓦斯的解吸特性進行分析並獲得數據。本發明結構簡單、測試方法簡單，使人們更好的利用煤層注水的抑制解吸效應進行煤與瓦斯突出防治。
【專利說明】一種煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於模擬測試裝置領域，尤其涉及一種煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試方法及裝置。
【背景技術】
[0002]煤層高壓注水作為一種煤與瓦斯突出防治措施，在我國取得了廣泛應用。但是，由於長期以來對煤與瓦斯突出機理認識不清，造成在煤層注水防突機理的認識上仍存在較大分歧。
[0003]煤是一種含有大量孔隙、裂隙的多孔介質，隨著高壓水進入煤體，不僅會改變煤體孔隙特性和力學性質，同時由於水分佔據煤體的裂隙和孔隙，還會影響到煤體瓦斯的解吸，對突出煤層的瓦斯解吸速度、殘存瓦斯含量、區域性消除突出危險指標和瓦斯抽採指標等產生重大影響，並且，由於水比甲烷更易於被煤吸附，水分對甲烷還有置換效應，煤層注水是一個極其複雜的科學問題，涉及到煤體性質、滲流力學、界面化學和吸附科學等多學科的交叉，因此，對煤層注水的抑制解吸效應進行理論研究具很大的難度。
[0004]目前，雖然國內外學者對煤層注水防突機理的研究上取得了一定成果，例如有學者採用不同的研究方法均證實煤層注水後卸壓帶長度加大，有利於煤與瓦斯突出防治，但是在煤層注水對煤體瓦斯解吸特性影響方面，國內外系統研究進展較慢，例如，有學者通過現場實測發現注水後工作面瓦斯湧出量較注水前有不同程度的降低，推測煤層注水後殘留在微孔隙中的水將對瓦斯解吸起到封堵作用，可是，由於抑制解吸效應是煤體、瓦斯和水的微觀作用，現場實驗僅能在宏觀上了解注水後工作面瓦斯湧出量的變化，所得出的抑制瓦斯解吸效應主要靠經驗和理論上的推測，缺少定量的實驗數據。
[0005]因此，有必要建立實驗裝置模擬測試煤層注水後瓦斯的解吸特性，採用實驗室實驗的方法，對抑制解吸效應進行探討，以利於人們更加深入地認識煤層注水的防突機理，使人們更好的利用煤層注水的抑制解吸效應進行煤與瓦斯突出防治。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種結構簡單、測試方法簡單的煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試方法及裝置，有助於人們認清煤層注水防治煤與瓦斯突出機理，使人們更好的利用煤層注水的抑制解吸效應進行煤與瓦斯突出防治。
[0007]為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案:一種煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試方法，依次按以下步驟進行:
1)將煤樣粉碎後，篩分一定粒度的煤樣，混合均勻後，根據實驗目的分為多份，稱重，放入乾燥箱中完全乾燥處理；
2)將處理好的乾燥煤樣，裝入解吸實驗罐，用真空脫氣單元對解吸實驗罐高溫真空脫氣至IOPa以下；
3)通過恆溫水浴箱對解吸實驗罐水浴恆溫，設定水浴溫度為煤層溫度，通過瓦斯氣體注入系統往解吸實驗罐充入一定量甲烷氣體，待完全吸附平衡後，記錄第四壓力表的吸附平衡壓力；
4)打開第一高壓截止閥，使用手動液壓泵向乾燥煤樣施加覆壓，覆壓施加後記錄第四壓力表的讀數，即瓦斯壓力變化，並使瓦斯吸附重新完全平衡後，記錄第四壓力表的讀數，即平衡壓力；
5)打開第二高壓截止閥以及第六高壓截止閥，瓦斯解吸儀測試乾燥煤樣的瓦斯解吸速度，作為比較依據；
6)重複2)?4)的實驗過程，在第5)步之前開動注水泵，設置注水參數，注入不同水
分；
7)待完全平衡後，進行瓦斯解吸實驗，此時，通過瓦斯解吸儀對解吸出的瓦斯氣體進行收集並分析出具體的實驗數據，就可以測試不同注水條件下瓦斯解吸速度的變化情況；
8)根據實驗結果，分析不同瓦斯壓力、不同覆壓、不同注水條件下，注水對實驗煤樣的抑制解吸效應。
[0008]實現所述方法的煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置，它包括等溫解吸系統，所述等溫解吸系統包括用於在恆溫加壓環境下對注水後實驗煤樣吸附或解吸出的瓦斯氣體進行數據分析的解吸單元，用於給所述解吸單元在注入瓦斯氣體之前提供真空環境的真空脫氣單元，以及用於給所述解吸單元提供水浴恆溫環境的恆溫單元；所述煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置還包括用於給所述解吸單元中實驗煤樣進行加壓的地應力施加系統，用於給所述解吸實驗罐中實驗煤樣注入瓦斯氣體的瓦斯氣體注入系統，以及用於給所述解吸單元中實驗煤樣進行注水的高壓注水系統；所述地應力施加系統、瓦斯注入系統、高壓注水系統、真空脫氣單元以及恆溫單元均分別與解吸單元連接；所述解吸單元包括用於盛放實驗煤樣的解吸實驗罐，以及瓦斯解吸儀；所述恆溫單元為恆溫水浴箱；所述高壓注水系統、真空脫氣單元、瓦斯氣體注入系統、地應力施加系統以及瓦斯解吸儀分別與解吸實驗罐連接；所述解吸實驗罐置於恆溫水浴箱中。
[0009]所述解吸實驗罐包括罐體，與所述罐體通過第一法蘭連接的上蓋，以及設於所述上蓋與罐體對接邊沿上的第一密封圈，所述上蓋上設有導油孔，且所述上蓋靠罐體方向一側設有上蓋腔體，所述上蓋腔體內設有油壓活塞，所述油壓活塞與罐體的內腔適配，所述內腔中放置所述實驗煤樣，所述油壓活塞遠離實驗煤樣方向的一端與地應力施加系統通過導油孔連接；所述油壓活塞與內腔之間設有密封圈和防塵圈。
[0010]所述地應力施加系統包括第一壓力表，第一高壓截止閥，以及通過手壓方式給所述儲油空間注入液壓油的手動油壓泵；所述手動油壓泵的出油孔與所述上蓋的導油孔之間通過第一管道對接，所述第一管道上設有第一壓力表以及第一高壓截止閥。
[0011]所述解吸實驗罐的罐體上設有注水鋼管、進氣管以及放氣管，所述進氣管、放氣管內分別設有氣體體積計量裝置，所述進氣管的進氣口與第二管道連接，所述第二管道上設有第二壓力表以及第二高壓截止閥；
所述高壓注水系統通過第三管道與注水鋼管的進水口連接，所述第三管道上設有第三高壓截止閥，所述高壓注水系統包括注水泵，所述注水泵的出水端與第三管道連接；
所述真空脫氣單元通過第四管道連接在第二管道的進氣口端，且第四管道上設有第四高壓截止閥； 所述瓦斯氣體注入系統通過第五管道連接在第二管道的進氣口端，且第五管道上設有第五高壓截止閥；
所述瓦斯解吸儀通過第六管道連接在第二管道的進氣口端，且第六管道上設有第六高壓截止閥。
[0012]所述罐體包括罐身，與所述罐身底部通過第二法蘭連接的罐底，以及設於所述罐底與罐身對接邊沿處的第二密封圈；所述注水鋼管、進氣管以及放氣管均設於罐底上。
[0013]所述罐體還包括與所述注水鋼管配套的第一壓環密封裝置，與進氣管以及放氣管配套的第二壓環密封裝置以及第三壓環密封裝置；
所述第一壓環密封裝置設於注水鋼管與罐底的接口處，所述第二壓環密封裝置設於進氣管與罐底的接口處，所述第三壓環密封裝置設於出氣管與罐底的接口處。
[0014]所述真空脫氣單元包括真空計、真空矽管以及真空泵；
所述真空泵的出氣口與第四管道的進氣端連接，所述真空計與真空矽管連接，所述真空矽管連接在第四管道上。
[0015]所述瓦斯氣體注入系統包括瓦斯高壓氣瓶、充氣罐、第七管道、第七高壓截止閥以及第三壓力表；所述瓦斯高壓氣瓶的出氣口通過第七管道與充氣罐的進氣口連接，所述第七管道上設有第七高壓截止閥，所述充氣罐的出氣口通過第五管道連接在第二管道的進氣口端，所述第五管道上設有第三壓力表。
[0016]所述高壓注水系統包括注水泵，所述注水泵的出水端與第三管道連接。
[0017]本發明優點在於克服了現有技術的不足，提供一種煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試方法及裝置，通過設計一個集吸附\解吸瓦斯、地應力施加、高壓注水於一體試驗罐體，較真實地模擬了煤層注水的環境狀態，尤其是地應力的施加更好地模擬了煤層受壓孔隙、裂隙閉合狀態，能有效地再現注入水分與煤孔隙、裂隙的相互作用，裝置的吸附\解吸系統可以實現氣體的準確計量，高壓注水系統可以實現注水參數和諸如水分的準確計量，本發明有助於人們認清煤層注水防治煤與瓦斯突出機理，使人們更好的利用煤層注水的抑制解吸效應進行煤與瓦斯突出防治。
[0018]相比與現有技術的缺點和不足，本發明能夠很好的模擬出煤層在真實環境中的狀態，並且可以從各個角度去控制調整實驗煤樣所處的環境，研究者可以獲取更多穩定可靠的數據，對於煤層注水抑制瓦斯解吸效應的研究與應用有著非常重要的幫助和作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置的結構示意圖；
圖2是本發明煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置中等溫解吸系統的放大示意圖；
圖3是圖2的等溫解吸系統中解吸單元的放大示意圖；
圖4是圖3的解吸單元中解吸實驗罐的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0021]如圖1至4所示，本發明的一種煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置，包括等溫解吸系統，所述等溫解吸系統包括用於在恆溫加壓環境下對注水後的實驗煤樣中吸附或者解吸出的瓦斯氣體進行數據分析的解吸單元11，用於給所述解吸單元11在注入瓦斯氣體之前提供真空環境的真空脫氣單元，以及用於給所述解吸單元提供水浴恆溫環境的恆溫單元13 ;所述煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置還包括用於給所述解吸單元11中實驗煤樣進行加壓的地應力施加系統，用於給所述解吸實驗罐中實驗煤樣注入瓦斯氣體的瓦斯氣體注入系統，以及用於給所述解吸單元11中實驗煤樣進行注水的高壓注水系統；其中，所述地應力施加系統、瓦斯氣體注入系統、高壓注水系統、真空脫氣單元以及恆溫單元13均分別與解吸單元11連接。
[0022]在本發明實施例的實際應用過程中，首先通過恆溫單元13對盛放有實驗煤樣的解吸單元11進行恆溫，然後用真空脫氣單元對解吸單元11進行抽真空，接著，瓦斯氣體注入系統向解吸單元11內的實驗煤樣中注入瓦斯氣體，並使氣體充分吸附平衡後，再由地應力施加系統對解吸單元11內的實驗煤樣進行加壓，待煤樣重新吸附平衡後，高壓注水系統3向解吸單元11內的實驗煤樣注水，放置一定時間是注入水分與實驗煤樣相互作用並平衡後，通過解吸系統I對解吸出的瓦斯氣體進行收集並分析出具體的實驗數據。
[0023]為了探討注水對解吸速度的影響，在本發明的裝置可分別作乾燥煤樣和注水煤樣的瓦斯解吸實驗，通過對比尋求注水對瓦斯解吸速度的影響規律，同時為了探討地應力作用下注水對解吸速度的影響，採用對煤樣施加覆壓的實驗方法進行模擬測試，本發明的裝置可以設置不同溫度、不同瓦斯壓力、不同覆壓、不同注水條件，能更好的模擬實際狀況，對注水對實驗煤樣的抑制解吸效應進行全方位的分析，能更好的為研究者提供滿足煤層注水抑制瓦斯解吸效應所需的大量數據。
[0024]更具體的，在本發明實施例中，所述解吸單元11包括用於盛放實驗煤樣的解吸實驗罐111，以及用於對所述解吸實驗罐中吸附或者解吸出來的氣體進行收集和分析的瓦斯解吸儀112 ;所述恆溫單元13為恆溫水浴箱；其中，所述高壓注水系統、真空脫氣單元、瓦斯氣體注入系統、地應力施加系統以及瓦斯解吸儀112分別與解吸實驗罐111連接，所述解吸實驗罐111置於恆溫水浴箱中。
[0025]在本發明的實際應用過程中，實驗煤樣置於解吸實驗罐111中，恆溫單元13用於對解吸實驗罐111進行恆溫，高壓注水系統用於對解吸實驗罐111內實驗煤樣進行注水，真空脫氣單元用於對解吸實驗罐111進行抽真空，瓦斯氣體注入系統用於對解吸實驗罐111中注入瓦斯，地應力施加系統用於對解吸實驗罐111中實驗煤樣施加壓力。在本發明實施例中，首先通過恆溫單元13對盛放有實驗煤樣的解吸實驗罐111進行恆溫，然後用真空脫氣單元對解吸實驗罐111進行抽真空，接著，瓦斯氣體注入系統向解吸實驗罐111內的實驗煤樣中注入瓦斯氣體，然後，高壓注水系統3向解吸實驗罐111內的實驗煤樣注水，再由地應力施加系統對解吸實驗罐111內的實驗煤樣進行加壓，實驗煤樣在加壓後其吸收的瓦斯氣體會出現解吸現象，此時，瓦斯解吸儀112對解吸出的瓦斯氣體進行收集並分析出具體的實驗數據。
[0026]更進一步的，為了能使解吸實驗罐111與高壓注水系統更好的配合工作，在本發明實施例中，所述解吸實驗罐111包括罐體1116，與所述罐體1116通過第一法蘭1111連接的上蓋1112，以及設於所述上蓋1112與罐體1116對接邊沿上的第一密封圈(圖中省略標號)，所述上蓋1112上設有導油孔1113，且所述上蓋1112靠罐體1116方向一側設有上蓋腔體，所述上蓋腔體內設有油壓活塞1114，所述油壓活塞1114與罐體1116的內腔適配，所述內腔中放置所述實驗煤樣，所述油壓活塞1114遠離實驗煤樣方向的一端與地應力施加系統的油壓管道之間通過導油孔1113連接；所述油壓活塞1114與內腔之間設有密封圈1115和防塵圈11115。
[0027]在本發明的實際應用過程中，通過將上蓋1112打開並把實驗煤樣放入罐體1116中，然後通過第一法蘭1111將上蓋1112與罐體1116鎖緊，當地應力施加系統開始施加壓力時，主要通過導油孔1113輸入液油後產生油壓，並最終推動油壓活塞1114向罐體1116運動並在實驗煤樣上產生壓力，此時，瓦斯解吸儀112可以對解吸出的瓦斯氣體進行收集並分析出具體的實驗數據。
[0028]更具體的，在本發明實施例中，地應力施加系統包括第一壓力表21，第一高壓截止閥22，以及通過手壓方式注入液壓油的手動油壓泵23 ;其中，所述手動油壓泵23的出油孔與所述上蓋1112的導油孔1113之間通過第一管道24對接，所述第一管道24上設有所述第一壓力表21以及第一高壓截止閥22。
[0029]在本發明實施例的實際應用過程中，研究人員通過手動控制手動油壓泵23，操作十分方便並且易於調節和掌握所需的壓力。
[0030]更具體的，在本發明實施例中，解吸實驗罐111的罐體1116上設有注水鋼管1117、進氣管1118以及放氣管1119，所述進氣管1118、放氣管1119內分別設有氣體體積計量器11110，所述進氣管1118的進氣口與第二管道113連接，所述第二管道113上設有第二壓力表114以及第二高壓截止閥115 ;其中，所述高壓注水系統通過第三管道41與注水鋼管1117的進水口連接，所述第三管道41上設有第三高壓截止閥42以及第三壓力表43 ;所述真空脫氣單元通過第四管道121連接在第二管道113的進氣口端，且第四管道121上設有第四高壓截止閥122 ;所述瓦斯氣體注入系統通過第五管道31連接在第二管道113的進氣口端，且第五管道31上設有第五高壓截止閥32以及第四壓力表37;所述瓦斯解吸儀112通過第六管道116連接在第二管道113的進氣口端，且第六管道116上設有第六高壓截止閥117。在本發明中，進氣管1118中的氣體體積計量器(圖中省略標號)通過標定後的瓦斯高壓氣瓶33和第四壓力表37進行測量，放氣管1119的氣體體積計量器11110通過瓦斯解吸儀112進行測量。
[0031]更具體的，在本發明實施例中，所述真空脫氣單元包括真空計123、真空矽管124以及真空泵125 ;其中，所述真空泵125的出氣口與第四管道121的進氣端連接，所述真空計123與真空矽管124連接，所述真空矽管124連接在第四管道121上。
[0032]更具體的，在本發明實施例中，所述瓦斯氣體注入系統包括所述瓦斯高壓氣瓶33、充氣罐34、第七管道35、第七高壓截止閥36以及第三壓力表37 ;其中，所述瓦斯高壓氣瓶33的出氣口通過第七管道35與充氣罐34的進氣口連接，所述第七管道35上設有第七高壓截止閥37，所述充氣罐34的出氣口通過第五管道31連接在第二管道113的進氣口端，所述第五管道31上設有第三壓力表37。
[0033]更具體的，在本發明實施例中，所述高壓注水系統包括注水泵44，其中，所述注水泵44的出水端與第三管道41連接。[0034]在本發明的實施例中，真空計123的測量範圍1.0 X IO5?1.0 X KT1Pa,真空泵125的抽氣速率為2L/s，極限壓力可達2X10_2Pa。
[0035]此外，第一壓力表21、第二壓力表114、第三壓力表43以及第四壓力表37均為量程O?16MPa、0.25級精度的精密壓力表。
[0036]瓦斯氣體注入系統中氣瓶33內為甲烷氣體，並且氣瓶33內壓力為13±0.5MPa，甲烷氣體純度為99.99% ;充氣罐34為不鏽鋼材質，耐壓強度為20MPa。
[0037]瓦斯解吸儀的精度為2ml。
[0038]吸附/解吸實驗罐111為不鏽鋼材質，耐壓強度為20MPa。
[0039]恆溫單元13中控溫範圍為:室溫為95°C，控溫精度S ±0.05°C。
[0040]高壓注水系統中，注水泵44的流量0.01?5mL/min，精度±3%，最高壓力最大可達 42MPa。
[0041]在本發明的實際應用過程中，採用本發明的裝置，需要對解吸實驗罐111、充氣罐34及其所含管線的自由體積進行標定，標定後為了測試注水對吸附甲烷煤樣解吸特性的影響，具體實驗過程如下:
1)煤樣粉碎後，篩分一定的煤樣粒度，混合均勻後，根據實驗目的分為多份，稱重，放入乾燥箱中完全乾燥處理；
2)將處理好的乾燥煤樣，裝入解吸實驗罐111，真空脫氣單元對解吸實驗罐111高溫真空脫氣至IOPa以下；
3)通過恆溫水浴箱對解吸實驗罐111水浴加熱，設定水浴溫度為30±0.5°C，通過瓦斯氣體注入系統往解吸實驗罐111充入一定量甲烷氣體，待完全吸附平衡後，記錄第四壓力表37的吸附平衡壓力；
4)打開第一高壓截止閥22，使用手動液壓泵23向乾燥煤樣施加覆壓，覆壓施加後記錄第四壓力表37的讀數(即瓦斯壓力變化)，並使瓦斯吸附重新完全平衡後，記錄第四壓力表37的讀數(即平衡壓力)；
5)打開第二高壓截止閥115以及第六高壓截止閥117，瓦斯解吸儀112測試乾燥煤樣的瓦斯解吸速度，作為比較依據；
6)重複(2)?(4)的實驗過程，在第(5)步之前開動注水泵44，設置注水參數，注入不同水分；
7)待完全平衡後，進行瓦斯解吸實驗，測試不同注水條件下瓦斯解吸速度的變化情
況；
8)根據實驗結果，分析不同瓦斯壓力、不同覆壓、不同注水條件下，注水對實驗煤樣的抑制解吸效應，所述分析方法為本【技術領域】的技術人員的常規能力，具體方法不再贅述。
[0042]在進一步的實施過程中，為了便於解吸實驗罐111的拆裝和換洗，在本發明實施例中，所述罐體1116包括罐身，與所述罐身底部通過第二法蘭11111連接的罐底，以及設於所述罐底與罐身對接邊沿處的第二密封圈(圖中省略標號);其中，所述注水鋼管1117、進氣管1118以及放氣管1119均設於罐底上。
[0043]在進一步的實施過程中，為了能使解吸實驗罐111具有良好的氣密性，保證實驗測試過程中數據的穩定可靠，在本發明實施例中，所述罐體1116還包括與所述注水鋼管1117配套的第一壓環密封裝置11113，與進氣管1118以及放氣管1119配套的第二壓環密封裝置11112以及第三壓環密封裝置11114 ;其中，所述第一壓環密封裝置11113設於注水鋼管1117與罐底的接口處，所述第二壓環密封裝置11112設於進氣管1118與罐底的接口處，所述第三壓環密封裝置11114設於出氣管1119與罐底的接口處。
[0044]以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和範圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試方法，其特徵在於依次按以下步驟進行: 1)將煤樣粉碎後，篩分一定粒度的煤樣，混合均勻後，根據實驗目的分為多份，稱重，放入乾燥箱中完全乾燥處理； 2)將處理好的乾燥煤樣，裝入解吸實驗罐，用真空脫氣單元對解吸實驗罐高溫真空脫氣至IOPa以下； 3)通過恆溫水浴箱對解吸實驗罐水浴恆溫，設定水浴溫度為煤層溫度，通過瓦斯氣體注入系統往解吸實驗罐充入一定量甲烷氣體，待完全吸附平衡後，記錄第四壓力表的吸附平衡壓力； 4)打開第一高壓截止閥，使用手動液壓泵向乾燥煤樣施加覆壓，覆壓施加後記錄第四壓力表的讀數，即瓦斯壓力變化，並使瓦斯吸附重新完全平衡後，記錄第四壓力表的讀數，即平衡壓力； 5)打開第二高壓截止閥以及第六高壓截止閥，瓦斯解吸儀測試乾燥煤樣的瓦斯解吸速度，作為比較依據； 6)重複2)~4)的實驗過程，在第5)步之前開動注水泵，設置注水參數，注入不同水分； 7)待完全平衡後，進行瓦斯解吸實驗，此時，通過瓦斯解吸儀對解吸出的瓦斯氣體進行收集並分析出具體的實驗數據，就可以測試不同注水條件下瓦斯解吸速度的變化情況； 8)根據實驗結果， 分析不同瓦斯壓力、不同覆壓、不同注水條件下，注水對實驗煤樣的抑制解吸效應。
2.實現權利要求1所述方法的煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置，其特徵在於:它包括等溫解吸系統，所述等溫解吸系統包括用於在恆溫加壓環境下對注水後實驗煤樣吸附或解吸出的瓦斯氣體進行數據分析的解吸單元，用於給所述解吸單元在注入瓦斯氣體之前提供真空環境的真空脫氣單元，以及用於給所述解吸單元提供水浴恆溫環境的恆溫單元；所述煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置還包括用於給所述解吸單元中實驗煤樣進行加壓的地應力施加系統，用於給所述解吸實驗罐中實驗煤樣注入瓦斯氣體的瓦斯氣體注入系統，以及用於給所述解吸單元中實驗煤樣進行注水的高壓注水系統；所述地應力施加系統、瓦斯注入系統、高壓注水系統、真空脫氣單元以及恆溫單元均分別與解吸單元連接；所述解吸單元包括用於盛放實驗煤樣的解吸實驗罐，以及瓦斯解吸儀；所述恆溫單元為恆溫水浴箱；所述高壓注水系統、真空脫氣單元、瓦斯氣體注入系統、地應力施加系統以及瓦斯解吸儀分別與解吸實驗罐連接；所述解吸實驗罐置於恆溫水浴箱中。
3.根據權利要求2所述的煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置，其特徵在於，所述解吸實驗罐包括罐體，與所述罐體通過第一法蘭連接的上蓋，以及設於所述上蓋與罐體對接邊沿上的第一密封圈，所述上蓋上設有導油孔，且所述上蓋靠罐體方向一側設有上蓋腔體，所述上蓋腔體內設有油壓活塞，所述油壓活塞與罐體的內腔適配，所述內腔中放置所述實驗煤樣，所述油壓活塞遠離實驗煤樣方向的一端與地應力施加系統通過導油孔連接；所述油壓活塞與內腔之間設有密封圈和防塵圈。
4.根據權利要求3所述的煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置，其特徵在於，所述地應力施加系統包括第一壓力表，第一高壓截止閥，以及通過手壓方式給所述儲油空間注入液壓油的手動油壓泵；所述手動油壓泵的出油孔與所述上蓋的導油孔之間通過第一管道對接，所述第一管道上設有第一壓力表以及第一高壓截止閥。
5.根據權利要求3所述的煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置，其特徵在於，所述解吸實驗罐的罐體上設有注水鋼管、進氣管以及放氣管，所述進氣管、放氣管內分別設有氣體體積計量裝置，所述進氣管的進氣口與第二管道連接，所述第二管道上設有第二壓力表以及第二高壓截止閥； 所述高壓注水系統通過第三管道與注水鋼管的進水口連接，所述第三管道上設有第三高壓截止閥，所述高壓注水系統包括注水泵，所述注水泵的出水端與第三管道連接； 所述真空脫氣單元通過第四管道連接在第二管道的進氣口端，且第四管道上設有第四高壓截止閥； 所述瓦斯氣體注入系統通過第五管道連接在第二管道的進氣口端，且第五管道上設有第五高壓截止閥； 所述瓦斯解吸儀通過第六管道連接在第二管道的進氣口端，且第六管道上設有第六高壓截止閥。
6.根據權利要求5所述的煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置，其特徵在於，所述罐體包括罐身，與所述罐身底部通過第二法蘭連接的罐底，以及設於所述罐底與罐身對接邊沿處的第二密封圈；所述注水鋼管、進氣管以及放氣管均設於罐底上。
7.根據權利要求6所述的煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置，其特徵在於，所述罐體還包括與所述注水鋼管配套的第一壓環密封裝置，與進氣管以及放氣管配套的第二壓環密封裝置以及第三壓環密封裝置； 所述第一壓環密封裝置設於注水鋼管與罐底的接口處，所述第二壓環密封裝置設於進氣管與罐底的接口處，所述第三壓環密封裝置設於出氣管與罐底的接口處。
8.根據權利要求5所述的煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置，其特徵在於，所述真空脫氣單元包括真空計、真空矽管以及真空泵； 所述真空泵的出氣口與第四管道的進氣端連接，所述真空計與真空矽管連接，所述真空矽管連接在第四管道上。
9.根據權利要求5所述的煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置，其特徵在於，所述瓦斯氣體注入系統包括瓦斯高壓氣瓶、充氣罐、第七管道、第七高壓截止閥以及第三壓力表；所述瓦斯高壓氣瓶的出氣口通過第七管道與充氣罐的進氣口連接，所述第七管道上設有第七高壓截止閥，所述充氣罐的出氣口通過第五管道連接在第二管道的進氣口端，所述第五管道上設有第三壓力表。
10.根據權利要求5所述的煤層注水抑制瓦斯解吸效應的模擬測試裝置，其特徵在於，所述高壓注水系統包括注水泵，所述注水泵的出水端與第三管道連接。
【文檔編號】G01N33/22GK103776979SQ201410011978
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月10日 優先權日:2014年1月10日
【發明者】肖知國, 王兆豐, 常紅, 楊宏民, 李志強, 白萬備, 何俊, 孟雷庭, 張攀, 王志軍 申請人:河南理工大學