一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統及其檢測方法
2023-05-16 06:36:51 1
一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統及其檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統及檢測方法，所述檢測系統包括瓦斯氣瓶、空氣壓縮機及模具，所述的瓦斯氣瓶與混氣箱通過管道連通；所述的空氣壓縮機與混氣箱通過管道連通；所述的模具為一端開口的殼體，模具的進氣口通過管道與混氣箱連通，該管道上設有氣壓表及煤氣表；模具的出氣口連接一管道，該管道上設有氣壓表及煤氣表；模具內裝有一定粒徑級配的煤矸石，模具通過橡膠塞密封，橡膠塞外設有一層鋼板，同步千斤頂壓緊鋼板。本發明可以定量計算在模擬高瓦斯綜採工作面採空區煤矸石充填開採條件下，不同級配煤矸石充填體的瓦斯透氣性大小，為高瓦斯綜採工作面採空區煤矸石充填開採提供理論依據。
【專利說明】一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統及其檢測方法。
【背景技術】
[0002]我國「三下」(建築物下、鐵路下、水體下)壓煤問題嚴重，同時大量煤矸石的排放不僅佔用了大量土地，而且對地面生態環境和安全構成威脅。採用煤矸石充填採煤方法既可以減少煤礦固體廢棄物排放，又可以減輕開採沉陷災害、提高礦井資源回收率。此外，瓦斯事故是我國煤礦中最嚴重的災害之一，分析綜採工作面瓦斯事故的發生原因，大多數是由於煤體的大面積採動，造成井下短時間內形成大面積採空區，頂板承載巨大的採動應力，導致煤巖層內裂隙大量擴張，使煤體滲透性發生了變化，致使大量瓦斯氣體瞬間湧出，尤其是煤層群卸壓開採時，高瓦斯礦井的瓦斯湧出量更大，最終造成一定範圍內的瓦斯濃度超限，而形成事故隱患。
[0003]研究高瓦斯綜採工作面採空區煤矸石充填體的瓦斯運移規律，尤其是對模擬高瓦斯綜採工作面採空區煤矸石充填體的透氣性係數研究具有十分重要的意義。國內外關於煤矸石充填體的瓦斯透氣性方面的研究較少，在煤矸石充填體的瓦斯透氣性測試方面尚無相應的測試方法和裝置。尤其是在模擬高瓦斯綜採工作面採空區煤矸石充填體的透氣性係數研究方面，經專利查詢和文獻檢索，均未發現與本研究相關的成果。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、操作方便，且可為高瓦斯綜採工作面採空區煤矸石充填開採提供理論依據的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統及檢測方法。
[0005]本發明採用的技術方案是:包括瓦斯氣瓶、空氣壓縮機、混氣箱、模具及同步千斤頂，所述的混氣箱設有空氣進氣口、瓦斯氣體進氣口及混合氣出氣口，所述的瓦斯氣瓶與混氣箱的瓦斯氣體進氣口通過管道連通；所述的空氣壓縮機與混氣箱的空氣進氣口通過管道連通；所述的模具為一端開口的殼體，模具上設有進氣口和出氣口 ；模具的進氣口通過管道與混氣箱的混合氣出氣口連通，模具的進氣口與混氣箱的混合氣出氣口連通的管道上設有氣壓表及煤氣表；模具的出氣口連接一管道，該管道上設有氣壓表及煤氣表；模具內裝有煤矸石充填體，模具的開口處通過橡膠塞密封，橡膠塞外設有一層鋼板，同步千斤頂壓緊鋼板。
[0006]上述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統中，所述的模具內側的進氣口和出氣口處分別設有柵格。
[0007]上述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統中，所述的瓦斯氣瓶與混氣箱的瓦斯氣體進氣口連通的管道上設有氣壓表和閥門。
[0008]上述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統中，所述的空氣壓縮機與混氣箱的空氣進氣口連通的管道上設有氣壓表。[0009]上述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統中，所述的混氣箱上設有甲烷濃度檢測儀。
[0010]上述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統中，所述的模具的進氣口與混氣箱的混合氣出氣口連通的管道上還設有閥門。
[0011]上述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統中，所述的與模具的出氣口連接的管道上還設有閥門。
[0012]一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測方法，包括如下步驟:
[0013]I)利用相似級配法模擬煤矸石級配的最大粒徑、最小粒徑和平均粒徑的比例，對煤矸石進行篩分；
[0014]2)將選取的煤矸石劃分為若干小組；
[0015]3)將一個小組的煤矸石放入模具中，用同步千斤頂對鋼板施加壓力，模擬煤礦井下採空區矸石充填體的工作環境；
[0016]4)在混氣箱中，將空氣和99%的瓦斯氣體混合，用甲烷濃度檢測儀控制混合後的瓦斯氣體的濃度，再將混合後的氣體從模具的進氣口通入，待氣體吸附平衡後，用氣壓表分別測模具的進氣口、出氣口的氣壓P1和p2，同時用煤氣表測混合氣體的流量Q ;並按下列公式計算煤矸石充填體的瓦斯透氣性係數；.0liUPQL
【權利要求】
1.一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統，其特徵是:包括瓦斯氣瓶、空氣壓縮機、混氣箱、模具及同步千斤頂，所述的混氣箱設有空氣進氣口、瓦斯氣體進氣口及混合氣出氣口，所述的瓦斯氣瓶與混氣箱的瓦斯氣體進氣口通過管道連通；所述的空氣壓縮機與混氣箱的空氣進氣口通過管道連通；所述的模具為一端開口的殼體，模具上設有進氣口和出氣口 ；模具的進氣口通過管道與混氣箱的混合氣出氣口連通，模具的進氣口與混氣箱的混合氣出氣口連通的管道上設有氣壓表及煤氣表；模具的出氣口連接一管道，該管道上設有氣壓表及煤氣表；模具內裝有煤砰石充填體，模具的開口處通過橡膠塞密封，橡膠塞外設有一層鋼板，同步千斤頂壓緊鋼板。
2.根據權利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統，其特徵是:所述的模具內側的進氣口和出氣口處分別設有柵格。
3.根據權利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統，其特徵是:所述的模具為長方體形。
4.根據權利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統，其特徵是:所述的瓦斯氣瓶與混氣箱的瓦斯氣體進氣口連通的管道上設有氣壓表和閥門。
5.根據權利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統，其特徵是:所述的空氣壓縮機與混氣箱的空氣進氣口連通的管道上設有氣壓表。
6.根據權利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統，其特徵是:所述的混氣箱上設有甲烷濃度檢測儀。
7.根據權利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統，其特徵是:所述的模具的進氣口與混氣箱的混合氣出氣口連通的管道上還設有閥門。
8.根據權利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測系統，其特徵是:所述的與模具的出氣口連接的管道上還設有閥門。..
9.一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測方法，包括如下步驟: 1)利用相似級配法模擬煤矸石級配的最大粒徑、最小粒徑和平均粒徑的比例，對煤矸石進行篩分； 2)將選取的煤矸石劃分為若干小組； 3)將一個小組的煤矸石放入模具中，用同步千斤頂對鋼板施加壓力，模擬煤礦井下採空區矸石充填體的工作環境； 4)在混氣箱中，將空氣和99%的瓦斯氣體混合，用甲烷濃度檢測儀控制混合後的瓦斯氣體的濃度，再將混合後的氣體從模具的進氣口通入，待氣體吸附平衡後，用氣壓表分別測模具的進氣口、出氣口的氣壓P1和P2,同時用煤氣表測混合氣體的流量Q ;並按下列公式計算煤矸石充填體的瓦斯透氣性係數；
10.如權利9所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測方法，步驟4)或5)中所採用的混合氣體，其瓦斯氣體的濃度為:20%，35%或50%。
【文檔編號】G01N15/08GK103471977SQ201310441662
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】朱川曲, 康付如, 謝東海, 歐懿, 張俊明, 史應恩 申請人:湖南科技大學