[发明专利]模拟变温变压的煤样瓦斯解吸装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种模拟变温变压的煤样瓦斯解吸装置，包括瓦斯解吸机构、与瓦斯解吸结构连通设置的背压机构、与背压机构连接设置的称量机构、与瓦斯解吸结构连接设置的充气机构以及与瓦斯解吸机构连接设置的抽真空机构；所述瓦斯解吸机构包括两个相互连通设置的参照罐和煤样罐，所述参照罐同时连通充气机构和抽真空机构，所述煤样罐与背压机构相连通。本技术方案的解吸装置，通过恒温水浴精确设置煤样的解吸环境温度，通过背压加载罐精确设置煤样解吸的环境压力，可用于不同环境温度和背压组合条件下的煤样的瓦斯解吸规律研究，可依据变温变压条件下瓦斯解吸理论，实现地面全空气反循环钻探取样测定煤层瓦斯含量的技术。

技术领域

本发明涉及煤层瓦斯含量测定技术领域，具体涉及一种模拟变温变压的煤样瓦斯解吸装置及测量方法。

背景技术

煤层瓦斯含量是反映煤层瓦斯赋存情况的重要参数之一，是计算煤层瓦斯储量、预测矿井瓦斯涌出量、进行瓦斯抽采设计、评价煤与瓦斯突出危险性和瓦斯治理抽采达标的重要依据。根据瓦斯含量测定工艺区别，一般分为直接法和间接法；根据测定空间的不同，一般分为地面测定和井下测定。目前，煤矿井下采用直接法测定煤层瓦斯含量技术相对成熟，误差可控制在7％以内；地面测定也大多采用直接法，但在取样过程中瓦斯损失量补偿不准确，造成瓦斯含量测定误差范围20％～30％。同时，以往的瓦斯含量地面测定的取样方法均采用绳索取芯的方式，取样速度慢、成功率低，而采用以全空气反循环的钻探取样方法，可使孔底钻屑以＞15m/s的速度快速上返至地面，但由于钻屑在双壁钻杆中心管内输送过程经历了沿程温度和压力的变化，因此，在变温变压条件下煤样瓦斯解吸规律的研究是确保地面井全空气反循环取样过程瓦斯损失量精准补偿的前提。

为此，需要一种新型的模拟变温变压的煤样瓦斯解吸装置，可建立不同的温度和压力组合条件下的含瓦斯煤样解吸环境，研究该环境下煤样的瓦斯解吸规律，创建变温变压取样环境下煤样瓦斯损失量补偿模型，进而为采用地面全空气反循环取样准确测定煤层瓦斯含量提供理论支撑。

发明内容

有鉴于此，本技术方案的模拟变温变压的煤样瓦斯解吸装置，能够通过恒温水浴精确设置煤样的解吸环境温度，通过背压加载罐精确设置煤样解吸的环境压力，可用于不同环境温度和背压组合条件下的煤样的瓦斯解吸规律研究，进而用于创建变温变压条件下煤样瓦斯损失量补偿模型，最终可依据变温变压条件下瓦斯解吸理论，实现地面全空气反循环钻探取样测定煤层瓦斯含量的技术。

一种模拟变温变压的煤样瓦斯解吸装置，包括瓦斯解吸机构、与瓦斯解吸机构连通设置的背压机构、与背压机构连接设置的称量机构、与瓦斯解吸机构连接设置的充气机构以及与瓦斯解吸机构连接设置的抽真空机构；所述瓦斯解吸机构包括两个相互连通设置的参照罐和煤样罐，所述参照罐同时连通充气机构和抽真空机构，所述煤样罐与背压机构相连通。

进一步，所述背压机构包括瓦斯解吸罐、背压加载罐、设置于背压加载罐内的活塞连杆组件以及与瓦斯解吸罐连通设置的储水槽；所述瓦斯解吸罐与背压加载罐单向连通设置，所述瓦斯解吸罐与煤样罐连通，瓦斯解吸罐上设置有用于将储水槽内的水抽到瓦斯解吸罐内的抽水泵。

进一步，所述活塞连杆组件包括设置于背压加载罐内的活塞头、与活塞头连接设置并穿出背压加载罐的活塞杆以及设置于活塞杆端部的托盘；所述背压加载罐顶部设置有背压导流管。

进一步，所述充气机构包括甲烷充气罐、氦气充气罐、以及用于与参照罐连通的充气管；所述甲烷充气罐和氦气充气罐并联设置且甲烷充气罐和氦气充气罐通过充气管同时与参照罐连通，所述甲烷充气罐和充气管以及氦气充气罐与充气管之间均设置有可供气体导通的充气控制阀。

进一步，所述抽真空机构包括真空机、与真空机连接并连通充气管的真空管以及设置于真空管上的真空控制阀；所述充气管上还设置有用于释放气体的卸放管以及控制卸放管开启的排气控制阀。

进一步，还包括恒温水槽，所述参照罐和煤样罐设置于恒温水槽内，所述参照罐和煤样罐之间设置有连接控制阀，所述充气管与参照罐之间设置有进气总阀，煤样罐与瓦斯解吸罐之间设置有出气总阀。