[发明专利]一种溶液对煤体内瓦斯解吸能力的测定装置及测定方法

权利要求书

1.一种溶液对煤体内瓦斯解吸能力的测定方法，其特征在于：该方法的实施采用一种溶液对煤体内瓦斯解吸能力的测定装置，该测定装置由气体供给部分、煤样预处理部分、测定装置部分构成；其中气体供给部分包括高压氦气罐、高压甲烷气罐和减压罐三部分，并通过管路相连接；煤样预处理部分包括真空泵、真空计、超级恒温器、煤样罐、真空干燥箱四部分，测定时煤样罐放置在超级恒温器中，并与真空泵通过第一三通阀门和第二三通阀门相连接；测定模块由瓦斯压力表、第一量筒、第二量筒、水准管、升降器、供液口及阀门组成；其中第一量筒和水准管下部相通，上部通过第五三通阀门与气体管路相通；第二量筒底部通过第一三通阀门与煤样罐相连，上部通过第四三通阀门与供液口和水准管相连；瓦斯压力表与煤样罐相连；

溶液对煤体内瓦斯解吸能力的测定方法，具体操作步骤如下：

步骤1）、注入溶液：将第四三通阀门调至供液口与第二量筒相连通状态，第一三通阀门调至第二量筒与煤样罐不连通状态，然后通过供液口向第二量筒注入溶液，记录此时第二量筒读数V₁；之后将第四三通阀门调至供液口与水准管相连通状态，通过供液口向水准管和第一量筒内注入溶液；最后通过升降器升高水准管的高度，直到第一量筒中充满溶液；

步骤2）、测量煤样罐的容积V_罐：将煤样罐用真空胶带封装好放置在超级恒温器中，将第一三通阀门和第二三通阀门调到煤样罐与真空泵连通的位置，开启真空泵对煤样罐和瓦斯气囊进行抽真空，当煤样罐内压力达到2Pa后关闭真空泵和第二三通阀门；打开高压氦气罐的阀门，调整第三三通阀门和第五三通阀门，使高压氦气罐经减压罐与第一量筒相连通；通过升降器降低水准管的高度，使氦气进入第一量筒，记录此时第一量筒的读数V₂，然后关闭高压氦气罐的阀门和第三三通阀门；之后按顺序分别将第一三通阀门、第二三通阀门和第三三通阀门调至第一量筒与煤样罐连通，使第一量筒内的氦气进入煤样罐，调整水准管的高度，使第一量筒的液面与水准管的液面相平，记录此时第一量筒的读数V₃；最后关闭第三三通阀门和水准管阀门，使第一量筒与供液口相连通，升高水准管的高度，排出第一量筒中的多余氦气；由上述步骤可知，煤样罐容积V_罐为第一量筒两次读数之差，即V_罐=V₃-V₂；

步骤3）、煤样制备：称取待测煤样m克装入步骤2）、所测煤样罐中，并用真空胶带封装好，然后将煤样罐放入真空烘干器内烘干；烘干完成后，将煤样罐放入超级恒温器中并与管路连接；

步骤4）、测游离气体空间体积V_气：将第一三通阀门和第二三通阀门调到煤样罐与真空泵连通的位置，开启真空泵对煤样罐进行抽真空，当煤样罐内压力达到2Pa后关闭真空泵和第二三通阀门；打开高压氦气罐的阀门，调整第三三通阀门和第五三通阀门，使高压氦气罐经减压罐与第一量筒相连通；通过升降器降低水准管的高度，使氦气进入第一量筒，记录此时第一量筒的读数V₄，然后关闭高压氦气罐的阀门和第三三通阀门；之后按顺序分别将第一三通阀门、第二三通阀门和第三三通阀门调至第一量筒与煤样罐连通，使第一量筒内的氦气进入煤样罐，调整水准管的高度，使第一量筒的液面与水准管的液面相平，记录此时第一量筒的读数V₅；最后关闭第三三通阀门和水准管阀门，使第一量筒与供液口相连通，升高水准管的高度，排出第一量筒中的多余氦气；由上述步骤可知，游离气体空间体积V_气为第一量筒两次读数之差，即V_气=V₄-V₅；

可知煤样体积V_煤=V_罐-V_气；

步骤5）、煤样吸附甲烷：重新调整第一三通阀门和第二三通阀门至煤样罐与真空泵连通状态，对煤样罐进行抽真空，直到煤样罐内压力达到2Pa为止；调整第三三通阀门、第五三通阀门，使减压罐与第一量筒连通，调整阀门和第四三通阀门，使水准管与供液口连通；打开，高压甲烷气罐阀门，调整水准管高度，使甲烷气体进入第一量筒，记录此时第一量筒的读数V₆；按顺序调整第一三通阀门、第二三通阀门和第三三通阀门，使煤样罐与第一量筒连通，甲烷气体进入煤样罐；调整水准管的高度，使第一量筒的液面与水准管的液面相平，记录此时第一量筒的读数V₇以及瓦斯压力表读数P₁；由上述步骤可知，煤样罐内甲烷气体体积V_甲为量筒两次读数之差，即V_甲=V₆-V₇；得出单位质量煤样吸附瓦斯量Q_吸=(V_甲+V_煤-V_罐)/m；

步骤6）、水解吸煤样中的甲烷：调整第四三通阀门使第二量筒上部与供液口相通；调整第一三通阀门使第二量筒下部与煤样罐相通，同时开启秒表计时，记录第二量筒读数V₈，瓦斯压力表读数P₂；

由上述步骤得出，水解吸瓦斯压力为P=P₂-P₁。