[发明专利]一种瓦斯定压解吸试验装置与方法

说明书

一种瓦斯定压解吸试验装置与方法，包括真空泵、充气装置、解吸装置、解吸测量装置、恒温控制装置和恒压调节阀；恒压调节阀包括测试阀入口、测试阀出口、阀门入口、阀门出口、阀球、弹簧、带孔压盖、螺纹、密封圈、螺旋调压把手和阀体外壳。本发明利用恒压调节阀维持样品罐中瓦斯解吸环境压力，而新解吸出来的瓦斯则通过阀体进入量筒，样品罐中压力保持不变。通过螺旋调压把手调节弹簧压缩量，改变阀体贯通阈值，重新设定瓦斯解吸环境压力。该装置和方法可测量瓦斯定压环境中的解吸速率和解吸量，揭示环境压力对解吸的影响规律，填补瓦斯定压解吸试验方面的空白，完善突出两相流理论研究，为突出事故灾变控风和灾后救援措施的制定提供理论指导。

技术领域

本发明的装置与方法涉及煤矿瓦斯解吸试验领域，特别涉及一种结构简单、操作可行的瓦斯定压环境解吸的试验装置与方法。

背景技术

煤炭仍然是现今国家最主要的能源之一，而随着开采深度的不断增加，“三高一低”的复杂地质条件越来越常见，导致我国煤与瓦斯突出事故更加难以预防和治理。在煤与瓦斯突出过程中，抛出的煤粉和高压瓦斯共同形成一种气固两相流，其传播过程中高压瓦斯膨胀能不断释放，同时新解吸的瓦斯不断补充消耗的瓦斯膨胀能，因此两相流体具有较大的动能和传播距离。研究煤粉在两相流中的解吸规律对于分析其传播衰减规律，制定灾变控风措施及灾后救援方案具有重大指导意义。煤粉-瓦斯气固两相流中煤粉被高压瓦斯包裹并携带前进，煤粉周围环境压力相对于原岩煤体中的瓦斯压力有所降低，但在两相流传播过程中压力是逐渐减小至大气压水平。因此突出过程中煤粉解吸是在非常压下的解吸，瓦斯压力梯度较常压解吸时较小，与普通常压解吸规律明显不同，但当前不存在可以保持瓦斯在非常压定压环境解吸的试验装置和方法，再者非常压定压解吸规律对两相流传播过程中的瓦斯膨胀能补充定量计算至关重要。

基于上述现状，迫切需要提出一种瓦斯定压解吸试验装置与方法，测量瓦斯在非常压下的定压解吸速率和解吸量，分析解吸环境压力对瓦斯解吸的影响规律，完善煤粉-瓦斯气固两相流衰减理论研究，为突出事故灾变控风和灾后救援措施的制定提供理论指导。

发明内容

本发明针对现有技术装置的缺陷，提出了一种结构简单，操作可行，试验数据准确，能够维持瓦斯在非常压定压环境解吸的试验装置和方法，该装置与方法主要利用了一种恒压调节阀的装置。

针对上述问题，本发明设计技术方案如下：一种瓦斯定压解吸试验装置，包括真空泵、充气装置、解吸装置、解吸测量装置、恒温控制装置和恒压调节阀；所述充气装置包括高压甲烷瓶、放气阀、减压阀和三通阀，三通阀分别连接高压甲烷瓶、真空泵和样品罐；所述解吸装置包括样品罐、压力表和截止阀，截止阀连接样品罐和外界大气；所述解吸测量装置包括量筒和针阀，量筒通过橡皮管连接恒压调节阀出口，所述恒压调节阀的阀门入口连接针阀和样品罐；所述恒温控制装置包括恒温水浴槽、加热器、冷冻器、温控装置、水浴对流装置、温度显示器，温控装置与加热器、冷冻器之间电气连接；所述恒压调节阀包括测试阀入口、测试阀出口、阀门入口、阀门出口、阀球、弹簧、带孔压盖、螺纹、密封圈、螺旋调压把手和阀体外壳，所述螺旋调压把手旋转推动压盖在螺纹上移动，调节弹簧变形量，改变贯通压力阈值，螺旋调压把手与外界之间通过密封圈封闭。

水浴对流装置采用电能动力的螺旋扇叶，推动水流流动，促进水浴内热量对流，防止局部温度过高或过低，实现温度控制的目的。

温控装置采用计算机或集成电路或PLC，均为已有技术，不再赘述具体结构及工作方式。

本发明的目的还在于提供一种使用上述装置的瓦斯定压解吸试验方法。利用恒压调节阀维持样品罐中瓦斯解吸环境压力，而新解吸出来的瓦斯则通过阀体进入量筒，样品罐中压力保持不变。通过螺旋调压把手调节弹簧压缩量，改变阀体贯通阈值，重新设定瓦斯解吸环境压力。该方法可测量瓦斯定压环境中的解吸速率和解吸量，揭示环境压力对解吸的影响规律，推动突出两相流理论研究，为突出事故灾变控风和灾后救援措施的制定提供理论指导。

为实现上述目的，本发明提供的一种瓦斯定压解吸试验方法具体步骤如下：