[发明专利]一种动态钻屑变压解吸实验系统

说明书

本发明提供一种动态钻屑变压解吸实验系统，包括高压气源模块、抽真空模块、动态钻屑模拟模块、变解吸压力控制模块、参数采集与测控模块，本发明通过动态钻屑模块对容器内钻屑进行扰动，以模拟煤矿井下压风取样测定煤层瓦斯含量时钻屑不同的运动状态；通过对变解吸压力控制模块来调整煤样瓦斯解吸环境压力，可实现解吸环境压力为正压、为压力随时间变化的函数，可研究钻屑不同运动状态和不同解吸环境压力下动态解吸特性，模拟煤矿井下压风取样进行煤层瓦斯含量测定时煤样解吸的真实状态，系统测控灵敏，在减少人为操作误差前提下，可实现以秒为单位计量解吸量，为完善压风排渣取样过程中瓦斯损失量计算模型，为提高瓦斯量测定精度提供理论依据。

技术领域

本发明涉及一种动态钻屑变压解吸实验系统，属于煤矿瓦斯灾害防治领域，尤其涉及一种用于准确探究孔口压风取样测定煤层瓦斯含量时的动态钻屑瓦斯处于变解吸环境压力下的解吸规律实验系统。

背景技术

瓦斯解吸特性的研究是进行瓦斯灾害防治研究的重要内容，通过开展钻屑中瓦斯解吸特性研究，掌握不同条件下的瓦斯解吸规律，可为有效进行瓦斯灾害防治提供理论依据。

瓦斯灾害防治工程实践过程中，瓦斯含量是关键技术指标之一，其测定多采用煤矿井下瓦斯含量直接测定法，取样时多采用压风孔口接样法。取样过程中伴随瓦斯变正压解吸且钻屑呈动态运动状态，但是现有的瓦斯含量测定过程中的瓦斯损失量的测算均以静态的钻屑解吸特性代替动态的钻屑解吸特性；同时用常压下的解吸特性表征或者是反推变压下的瓦斯解吸特性，客观上存在较大偏差。

实验室开展有关钻屑中瓦斯解吸实验研究在解吸环境压力及钻屑的状态上多设定为常压静态为主。随着研究的深入，解吸环境压力为大于常压的某一值及机械振动对钻屑的扰动影响下解吸规律的研究已有报道。

中国专利，专利号为CN102419295B，发明名称为“受载煤岩恒压瓦斯吸附解吸实验系统和方法”提供了一种可以提供解吸环境压力为恒定值的方案，但是该实验系统存在以下不足：①通过重力恒气压装置的运动实现对解吸环境压力从0～2个大气压压力的恒定控制，随着瓦斯解吸量的增加，测控系统的稳定性较差；②解吸环境压力只能设定为某一恒定值，无法实现在整个瓦斯解吸实验过程中，解吸环境压力按照某一规律变化的动态控制进而研究动态钻屑变压解吸规律。中国专利，专利号为CN202101920U，发明名称为“研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置”提供了一种用于研究外加机械扰动对钻屑解吸规律影响的实验装置，但是该机械扰动通过对装满钻屑的煤样罐施加低频振动实现，颗粒之间的空隙逐步被密实，颗粒运动的空间逐步缩小，不符合排渣时钻屑与气形成的气固两相的剧烈紊流状态。

因此，为了更加真实、全面的展开对煤矿井下压风孔口取样测定煤层瓦斯含量时动态钻屑瓦斯解吸特性的研究，实有必要提出一套设计科学、计量准确、功能完善的动态钻屑变压解吸实验系统，以准确掌握动态钻屑瓦斯解吸规律，为修正现有瓦斯损失量计算模型提供依据。

发明内容

本发明提供的一种动态钻屑变压解吸实验系统，通过动态钻屑模块进行对容器内的钻屑进行搅动，以模拟压风取样时钻屑的不同运动状态；并通过解吸环境压力模块来调整设定解吸环境压力，其中压力可为恒正、可为压力随时间变化的函数。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种动态钻屑变压解吸实验系统，其包括高压气源模块、抽真空模块、动态钻屑模拟模块、变解吸压力控制模块、参数采集与测控模块；其特征在于，所述的高压气源模块包括依次串联的高压气源、气体减压阀及精密压力表；

所述抽真空模块包括真空泵；所述真空泵、气体减压阀和阀门一采用三通一相连接；