[发明专利]充气联动精准测试井下负压取芯环境瓦斯解吸量的装备

说明书

充气联动精准测试井下负压取芯环境瓦斯解吸量的装备，包括移动架、煤样过滤系统、煤样罐、负压调节系统和充气系统，移动架的底部四周安装有可折叠收纳的滚轮，煤样罐、负压调节系统和充气系统均设置在移动架上，煤样过滤系统的煤样进口与钻杆的外端连接，煤样过滤系统的煤样出口与煤样罐的煤样进口连接，煤样罐的煤样出口与负压引射系统的负压抽吸口连接，煤样罐与负压调节系统的负压发生室通过第一气体管路连接，负压调节系统的负压调节室与充气系统通过第二气体管路连接。本发明能保证煤样在某一恒定负压条件下完成瓦斯解吸，准确测试负压取芯环境下瓦斯解吸量，不需要电控制、不含电器设备，煤样解吸所需的负压值能精密调节。

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术领域，具体地说，涉及一种充气联动精准测试井下负压取芯环境瓦斯解吸量的装备。

背景技术

煤与瓦斯突出是我国煤矿瓦斯防治的重中之中，煤层瓦斯含量与煤层突出危险性鉴定、煤层抽采效果评价、煤层突出危险性区域预测及区域防突措施效果检验紧密相关。因此，煤层瓦斯含量测定结果的可靠性、准确性至关重要。

直接测定法测定煤层瓦斯含量需要获得损失瓦斯量、解吸瓦斯量（井下瓦斯解吸量及井上瓦斯解吸量）及残存瓦斯量，井下瓦斯解吸量、井上瓦斯解吸量及残存瓦斯量均可通过实验获得，损失瓦斯量通过井下瓦斯解吸量的反演得到。因此，井下瓦斯解吸量测定的准确性与损失瓦斯量反演的准确性紧密相关。负压引射取芯是井下煤层取芯的一种经典方法，负压引射取芯所获得的煤样在负压引射取芯系统及煤样罐中均为负压环境，作业人员通常将煤样罐中的煤样在大气压的环境下进行瓦斯解吸获得井下瓦斯解吸量，然而煤样的解吸环境发生了从负压向大气压的突变，基于大气压环境下的井下瓦斯解吸量反演负压解吸环境的损失瓦斯量，其造成损失瓦斯量的失真及煤层瓦斯含量测定的不准确。

河南理工大学硕士-张洪良的毕业论文为《负压环境煤的瓦斯解吸规律研究》，该论文公开了一套负压环境瓦斯解吸测定装置，负压是影响瓦斯解吸的一个关键因素，因此负压值的精确性非常重要。论文中所用到的装置通过施加配重产生负压，然而配重的质量大小不一，不能连续地精确地控制负压值。负压值控制不精确，导致瓦斯解吸量测试不准确，瓦斯解吸量测试不准确导致损失瓦斯量推算不准确，最终导致煤层中瓦斯含量测试不准确。

中国专利ZL 201610014944.3 公开了一种煤样瓦斯负压解吸实验系统，该系统通过人机交互平台及伺服电机控制负压值，但是该实验系统是基于实验室测试而建立的，不能用于现场测试，需要先使煤样吸附瓦斯，再进行负压解吸测试，真实性较差。原因如下：（1）负压引射取样完毕时，煤样罐内为负压环境，而其装置实际是借助于负压压力控制模块中的负压环境，使煤样罐中压力从常压环境向负压环境转变。引射取样或者负压取样过程中煤样罐内均为负压环境，因此其装置中的煤样解吸环境与井下引射取样或者负压取样的过程不符合；（2）其实验系统中的负压压力控制模块、电磁阀、电脑均通过电控制，煤矿井下使用电器设备时，均需要满足国家的相关标准，且使用非常不便；（3）井下使用地点不同时，均需要重新组装、接电。

发明内容

本发明的目的是提供一种充气联动精准测试井下负压取芯环境瓦斯解吸量的装备，本发明能保证煤样在某一恒定负压条件下完成瓦斯解吸，准确测试负压取芯环境下瓦斯解吸量，不需要电控制、不含电器设备，提高了作业环境的安全系数，煤样解吸所需的负压值能精密调节。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

充气联动精准测试井下负压取芯环境瓦斯解吸量的装备，移动架、煤样过滤系统、煤样罐、负压调节系统和充气系统，移动架的底部四周安装有滚动支撑在地面上并可折叠收纳的滚轮，煤样罐、负压调节系统和充气系统均设置在移动架上，煤样过滤系统的煤样进口与钻杆的外端连接，煤样过滤系统的煤样出口与煤样罐的煤样进口连接，煤样罐的煤样出口与负压引射系统的负压抽吸口连接，煤样罐与负压调节系统的负压发生室通过第一气体管路连接，负压调节系统的负压调节室与充气系统通过第二气体管路连接。