CN104122380B - 一种测定煤岩吸水率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型测定煤岩吸水率的装置，属于煤岩吸水率测定技术领域。其包括测试瓶、载物台、试件和计算机，测试瓶包括上瓶体和下瓶体，所述上瓶体为倒漏斗状，所述上瓶体和下瓶体之间通过螺纹旋转配合密封，所述上瓶体的瓶口处为圆柱状，其靠近瓶口处的上瓶体处设置有刻度，在上瓶体刻度外侧嵌设有用于记录测试瓶内水位高度的感应器，所述载物台处设置有用于记录所述试件重量的防水传感器，所述感应器、防水感应器均与计算机相连。本发明装置，只需通过上瓶体瓶口外侧的感应器水柱的变化来计算吸水量，进而求吸水率，该装置操作简单、降低了实验误差。

Description

一种测定煤岩吸水率的方法

技术领域

本发明属于煤岩吸水率测定技术领域，具体涉及一种新型测定煤岩吸水率的装置。

背景技术

目前，煤层注水是一种积极主动降低工作面煤层冲击倾向性及减少粉尘产生的有效方法。注入煤体的水，沿着煤的裂隙煤块渗透并储存于裂隙和孔隙中，增加煤体水分，湿润煤体内原生煤尘，使其失去飞扬能力，减少采煤时产生浮游粉尘的能力。煤的吸水率对煤层注水影响很大，所以研究煤的吸水率对煤的绿色开采具有重要意义。但传统的的煤吸水率测试中由于人为的原因如在擦去试件表面水分时破坏试件等造成较大误差，影响实验结果。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种新型测定煤岩吸水率的装置，该装置不需要反复打开即可实现对煤岩吸水率的测定，减少了实验误差。

本发明的任务之一是提供一种新型测定煤岩吸水率的装置，其技术解决方案为：

一种新型测定煤岩吸水率的装置，其包括测试瓶、载物台、试件和计算机，所述载物台位于测试瓶内，所述试件位于所述载物台上，所述测试瓶包括上瓶体和下瓶体，所述上瓶体为倒漏斗状，所述上瓶体和下瓶体之间通过螺纹旋转配合密封，所述上瓶体的瓶口处为圆柱状，其靠近瓶口处的上瓶体处设置有刻度，在上瓶体外侧嵌设有用于记录测试瓶内水位高度的感应器，所述载物台处设置有用于记录所述试件重量的防水传感器，所述感应器、防水感应器均与计算机相连。

作为本发明的一个优选方案，上述载物台的台面为不锈钢栅网结构。

作为本发明的另一个优选方案，上述外瓶体和内瓶体的连接处的螺纹上设有内衬垫圈。

本发明的任务之二在于提供上述装置的测定方法，其具体包括以下步骤：

步骤1、向上述测试瓶内倒入一定量的水，在一定温度、湿度下按照式(1)测定水在每小时的蒸发系数k，

$k=\frac{(h_2^1-h_1^1)\·s\·\mathrm{\ρ}}{n}---\left(1\right);$

其中，ρ-----水的密度；

s-----上瓶体的横截面面积；

----测量蒸发系数时的初始水位、结束时水位；

n-----测试时间；

步骤2、拧开上瓶体，将干燥后的试件放于载物台上，通过防水感应器将试件质量传输至计算机；

步骤3、计算机接收传输的数据，如式(2)计算试件的吸水率，

M_水---下降水的质量；

M_干燥---干燥试件的质量。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明公开了一种新型测定煤岩吸水率的装置，与现有技术相比，其测试瓶由上瓶体和下瓶体两部分组成，上瓶体和下瓶体通过螺纹密封连接，在上瓶体靠近瓶口处的外侧嵌设有感应器，该感应器可以感知测试瓶内水位的高低，避免了每次把试件拿出来进行称量；载物台台面由不锈钢制成栅网结构，且由四脚支架支撑，保证水分充分接触试件，并能感知试件质量传输给计算机，在上瓶体靠近瓶口处刻有刻度，在其外壁上嵌设有感应器并能感知水位高低，感应器与计算机连接，计算机进行数据处理即而计算吸水率。

本发明新型测定煤岩吸水率的装置，只需通过上瓶体瓶口外侧的感应器水柱的变化来计算吸水量，进而求吸水率，该装置操作简单、降低了实验误差。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步清楚、完整的说明：

图1为本发明新型测定煤岩吸水率装置的结构示意图；

图2为本发明载物台台面的结构示意图；

图中，1、上瓶体，2、螺纹，3、下瓶体，4、载物台，5、感应器，6、试件，7、计算机。

具体实施方式

本发明提出了一种新型测定煤岩吸水率的装置，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做进一步清楚、完整的说明。

结合图1所示，本发明，一种新型测定煤岩吸水率的装置，其包括测试瓶，与现有技术中不同的是，本发明测试瓶为可拆卸式结构，其包括上瓶体1和下瓶体3，上瓶体1为倒漏斗状，瓶口处为细长柱状管，上瓶体1和下瓶体3可以通过各自设置的螺纹2行配合密封，为了使得上瓶体1和下瓶体3密封更加严实，本发明优选在螺纹处设有内衬垫圈，内衬垫圈的形状、大小与螺纹相配合；

需要测试的煤岩试件6放置在载物台4上，载物台4的台面优选为不锈钢栅网结构，如图2所示，不锈钢栅网结构的台面可以使得水与煤岩试件6充分接触，载物台4用四角支架进行支撑，载物台4安设有用于记录试件重量的防水传感器，防水传感器将感知到的试件6的质量传输给计算机7

在上述上瓶体1的瓶口处，即细长柱管状壁上刻有刻度，可以用来测量测试瓶内水位的高低，在刻度处的外侧管上嵌设有感应器5，感应器5将感知到的测试瓶内水位的高低传输至计算机7。

本发明装置处于开放的环境中，会发生蒸发现象，由于不同温度、湿度对水的蒸发系水不同，所以实验之前应该在一定温度湿度下先测得每小时蒸发系数k,如式(1)，

$k=\frac{(h_2^1-h_1^1)\·s\·\mathrm{\ρ}}{n}---\left(1\right)$

ρ-----液体的密度，

s-----上瓶体的横截面面积，

----测量蒸发系数时的初始水位、结束时水位，由感应器5测的，

n-----所测小时数。

然后测量所吸收液体的质量：

M_水＝(h₂-h₁)·ρ·g·s-k·n＝Δh·ρ·g·s-k·n(2)

h₁、h₂----测量所吸收液体质量时的初始水位、结束时水位。

计算机通过接收数据计算试件的吸水率按如下公式：

M_水、M_干燥分别为下降液体的质量、干燥试件的质量。

本发明装置的测试方法：

步骤1、首先从管口倒入适量水测其蒸发系数k，然后将水倒出；

步骤2、将上瓶体1从下瓶体3上卸下来，将干燥后的试件6放在载物台4上，通过防水感应器将试件质量传输给计算器7；

步骤3、将水沿着下瓶体3的杯体壁缓缓倒入直到没过试件6，然后将上瓶体2通过螺纹旋转在下瓶体3上密封，将水从上瓶体2的刻度管壁一侧缓缓倒入，直到液柱达到刻度线上限，该过程一定要缓缓倒入，尽量减少气泡产生，此时感应器5自动记录液柱高度h₁，并且触动计算机计时器开始计时。

步骤4、计时开始后，每隔两个小时记录一次液柱的高度并计算

Δh＝(h_i-h₁)(4)

由上述式(1)计算每时段的吸水率，直到最后液柱稳定，计算出最终的吸水率，并绘制吸水率曲线。

Claims (1)

1.一种煤岩吸水率的测试方法，其特征在于，所采用的装置包括测试瓶、载物台、试件和计算机，所述载物台位于测试瓶内，所述试件位于所述载物台上，所述测试瓶包括上瓶体和下瓶体，所述上瓶体为倒漏斗状，所述上瓶体和下瓶体之间通过螺纹旋转配合密封，所述上瓶体的瓶口处为圆柱状，其靠近瓶口处的上瓶体处设置有刻度，在上瓶体刻度外侧嵌设有用于记录测试瓶内水位高度的感应器，所述载物台处设置有用于记录所述试件重量的防水传感器，所述感应器、防水传感器均与计算机相连，所述载物台的台面为不锈钢栅网结构，所述上瓶体和下瓶体的连接处的螺纹上设有内衬垫圈；

所述测试方法包括以下步骤：

步骤1、向上述测试瓶内倒入一定量的水，在一定温度、湿度下按照式(1)测定水在每小时的蒸发系数k，

$k=\frac{(h_2^1-h_1^1)\·s\·\mathrm{\ρ}}{n}---\left(1\right);$

其中，ρ-----水的密度；

s-----上瓶体的横截面面积；

----测量蒸发系数时的初始水位、结束时水位，由感应器测的；

n-----测试时间；

步骤2、拧开上瓶体，将干燥后的试件放于载物台上，通过防水传感器将试件质量传输至计算机；

步骤3、计算机接收传输的数据，如式(2)计算试件的吸水率，

M_水---下降水的质量；

M_干燥---干燥试件的质量；

所述的M_水是按照式(3)计算得出的：

M_水＝(h₂-h₁)·ρ·g·s-k·n＝Δh·ρ·g·s-k·n(3)；

其中，h₁、h₂----测量所吸收液体质量时的初始水位、结束时水位。