[发明专利]一种测量混合气体含量变化的三轴渗流装置

说明书

技术领域

本发明属于实验器具技术领域，尤其涉及一种测量混合气体含量变化的三轴渗流装置。

背景技术

瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出是煤矿生产过程中的重大灾害，从上世纪初到现在，矿井瓦斯学科体系已经逐步完善，但是理论方面对于煤与瓦斯突出的机理仍然停留在半定量阶段，在煤层气开发方面如何大幅度提高煤层的透气系数在我国来说仍然是一道难题。研究瓦斯在煤层当中的赋存与流动对防突和煤层气的开采具有十分重大的意义。因此，煤层瓦斯渗透率的测算方法研究是瓦斯渗流力学发展之关键技术，也是煤矿安全工作者研究煤与瓦斯突出等一系列矿山安全问题的关键入手点。煤体内瓦斯以游离态和吸附态的形式存在，瓦斯气体是一种含有CH₄、CO₂等多种混合气体组成的气体，因此研究混合气体对煤渗透率的影响十分必要，目前为止还没有人进行可变浓度比的混合气体浓度对瓦斯渗透率影响的试验研究，目前也还没有能测定出口混合气体各组分浓度的渗流设备，且一般渗流设备的混合气体必须要预先设定好不同浓度的气瓶，不能做到灵活调控其混合气体的浓度比，这实际煤矿开采过程中瓦斯浓度的变化不符，因此有必要对渗流设备进行一定的改进以模拟煤岩现场开采过程中瓦斯浓度的变化；建立该实验装置来模拟煤岩开采过程中不同浓度比的混合气体以及气体吸附作用对渗透率影响，以便更深层次地探索各因素对瓦斯渗流的作用机制，为煤层气抽采与防突等提供技术参考。

发明内容：

本发明要解决的技术问题：提供一种测量混合气体含量变化的三轴渗流装置，以解决现有技术没有人进行可变浓度比的混合气体浓度对瓦斯渗透率影响的试验研究，也还没有能测定出口混合气体各组分浓度的渗流设备，且一般渗流设备的混合气体必须要预先设定好不同浓度的气瓶，不能做到灵活调控其混合气体的浓度比，这实际煤矿开采过程中瓦斯浓度的变化不符等技术问题。

本发明技术方案：

一种测量混合气体含量变化的三轴渗流装置，它包括三轴压力系统，混合气体调控系统的气体输出端与三轴压力系统的气体输入端通过管路连接；三轴压力系统的气体输出端与正压调节系统的气体输入端通过管路连接；正压调节系统的气体输出端与浓度测定系统的气体输入端通过管路连接。

混合气体调控系统包括第一储气罐，第一储气罐与混合气体容器的第一进气端通过管路连接，管路上依次设置有第一压力表、第一电磁阀、第二电磁流量计和第二止回阀；第二储气罐与混合气体容器的第二进气端通过管路连接，管路上依次设置有第二压力表、第二电磁阀、第一电磁流量计和第一止回阀。

混合气体容器与真空泵通过管路连接，管路上设置有第三止回阀；混合气体容器内安装有旋转叶片，旋转叶片与变频电机输出轴连接；混合气体容器内安装有第一压力传感器；混合气体容器内安装有半导体气体传感器。

混合气体调控系统的气体输出端与三轴压力系统的气体输入端通过管路连接，在管路上依次安装有增压泵、储气箱和第四电磁阀；储气箱内安装有第二压力传感器。

三轴压力系统包括三轴压力室，三轴压力室安装在恒温水箱中，三轴压力室分别与轴压加载系统和围压加载系统连接。

三轴压力室包括内腔和外腔体和围压腔体，围压腔体的两端连接有进气管和出气管，围压腔体的顶端通过轴压板密封，外腔体上开设有轴压管口和围压管口；轴压管口开设在轴压板上方左侧或右侧；围压管口开设在外腔体上。

正压调节系统包括增压泵、第四电磁阀、正压调节阀和压力表；增压泵和第四电磁阀安装在三轴压力系统进气端的管路上；正压调节阀和压力表安装在三轴压力系统出气端的管路上。

浓度测定系统包括第四止回阀和气相色谱仪；第四止回阀和气相色谱仪依次安装在正压调节系统的出口端管道上。

本发明的有益效果：