[实用新型]一种注活性磁化剂抑制瓦斯解吸的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种注活性磁化剂抑制瓦斯解吸的实验装置，所述实验装置主要由5个部分组成，包括真空脱气系统、高压充气系统、磁化水注液系统、煤体瓦斯解吸测定系统及计算机控制系统；所述实验装置可向已吸附瓦斯煤体中定量注入磁化水，在实验室模拟煤矿现场注水抑制瓦斯解吸，对实验过程中的瓦斯压力等参数进行实时监测，实验结果可研究磁化水对煤体瓦斯解吸的影响规律，为预防瓦斯灾害提供科学依据和理论基础。

技术领域

本实用新型涉及一种注活性磁化剂抑制瓦斯解吸的实验装置，涉及煤矿开采技术领域。

背景技术

我国长期能源消费以煤炭为主，2019年我国煤炭消费量占我国总能源消费量的59％左右。在煤炭开采过程中，煤与瓦斯突出、中毒、火灾、透水、顶板垮落等多种灾害频繁发生。在众多的煤矿事故中，瓦斯事故危害较大，已成为制约煤矿安全生产的主要因素。

瓦斯超限是引起瓦斯事故的主要原因之一。对工作面瓦斯涌出量的来源进行分析可知，落煤是一般工作面瓦斯浓度超限的主要原因。因此，如何降低这部分瓦斯涌出成为了工作面防止瓦斯超限的重点。研究结果表明，煤层注水后，煤层瓦斯含量和瓦斯压力梯度减小，水分通过渗流扩散运动进入煤层的裂隙及微裂隙中，并对其进行封堵，瓦斯解吸量及解吸速度降低。

为了降低或消除采煤过程中的瓦斯危害，煤层开采前，一般采用煤层注水、水力冲孔、水力冲刷、水力割缝、水力压裂和水力挤出等技术措施对开采煤层进行处理。但我国大多数煤层的煤体表面自由能较低且透水性较差，此特征导致水分难以均匀润湿煤体，注水对瓦斯解吸的抑制效果不明显。众多学者为改善煤体润湿特性，采取在注水过程中添加表面活性剂或对水进行磁化处理的方式。目前国内外相关学者对瓦斯解吸的影响因素研究主要集中于水分等单一影响因素，从抑制或促进瓦斯解吸角度研究试剂在不同温度、压力等条件下对煤瓦斯解吸量、解吸速率等的综合影响鲜见报道，对试剂与磁化协同作用也很少涉及，相应的配套技术与系统也有待进一步开发。

为了克服上述缺陷，申请人通过自主研发的实验台，可研究表面活性剂与磁化协同作用对煤体瓦斯解吸量、瓦斯解吸速率以及瓦斯扩散等的影响规律，分析不同液体对煤体瓦斯解吸性能的影响，揭示了试剂对煤体瓦斯抑制或促进的控制机理,预防工作面瓦斯浓度超限问题以及降低煤层的突出危险，为煤矿安全生产提供一定的依据。

实用新型内容

实验室中一般的外加液体的装置，一般都是先加液体后脱气，或者是先低压加液体再充入高压气体，这些都会使得水分在脱气的过程中流失，影响实验结果的准确性，以及外加液体的量不能精确控制，达不到需要的实验要求，不能真正实现与井下条件一致的实验室环境，此外煤样罐不均匀加液的问题也没有得到有效的解决。在磁化水研究过程中，实验室研究大部分采用静态磁化方式来制备，而这种磁化方式对改善溶液性能的作用效果是不佳的。更为重要的是，静态磁化更适用于实验室开展相关测试研究，其磁化水制备效率较低，由于工业应用方面对活性磁化水需求量很大，静态磁化无法较好的满足。

本实用新型的发明目的在于，针对上述存在的问题，提供一种实时监测注液过程中煤体瓦斯解吸综合参数的装置，分析注液与磁化协同作用对煤体瓦斯解吸扩散的影响，为预防瓦斯灾害提供理论基础。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型公开了一种注活性磁化剂抑制瓦斯解吸的实验装置，

所述实验装置包括真空脱气系统、高压充气系统、磁化水注液系统、煤体瓦斯解吸系统及计算机控制系统；所述真空脱气系统和高压充气系统协同作用构成实验装置前端，为实验提供需要的真空环境和高压环境，所述磁化水注液系统通过注水管路和高压充气系统连接，达到吸附平衡后，向有吸附状态的煤体加入液体，所述煤体瓦斯解吸系统为已吸附平衡的煤样提供一个解吸的空间，所述计算机控制系统对试验过程中的数据进行收集，传送至系统电脑，计算煤体瓦斯解吸量；

所述真空脱气系统包括真空抽气泵、第一压力表、脱气管路以及第二阀门，真空抽气泵负责抽气，为系统提供真空环境，第一压力表实时显示管路气体压力；