CN107063934A - 一种不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置及方法，包括瓦斯扩散测试系统、恒温系统、气路系统；瓦斯扩散测试系统主要包括瓦斯扩散测试缸，瓦斯扩散测试缸内部包括一个可调节距离的两个测试板；恒温系统包括恒温箱，用于温度调节；气路系统包括高压气瓶、减压阀、截止阀、进气管路、出气管路和真空泵。该装置及方法可开展实现不同煤质、不同水分、不同温度、不同瓦斯压力、不同尺度孔隙条件下的瓦斯扩散实验。

Description

一种不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种瓦斯扩散行为测试技术，尤其涉及一种不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置及方法。

背景技术

瓦斯在煤层中被抽采出来要经历解吸扩散和渗流，因而瓦斯解吸扩散的快慢会直接影响瓦斯的抽采效果。瓦斯扩散慢即使煤层渗透性得到改善也很难达到很好的抽采效果，所以对瓦斯扩散这一瓦斯抽采过程中的关键衔接环节进行研究就显得尤为必要。

在瓦斯解吸扩散方面，国内外学者做了很多有益的工作。现在人们对瓦斯解吸扩散的研究主要用颗粒煤和块煤两种，而不管颗粒煤还是块煤针对的都是煤基质来进行的研究，但在煤基质中存在着大量大小不一的孔隙，由于瓦斯扩散受瓦斯分子平均自由程的影响在不同的孔隙中其扩散机理和扩散系数是不同的，在浓度差作用下的扩散快慢也自然不同，因此，有必要在煤微观和细观结构研究的基础上研究在不同典型孔隙中瓦斯扩散的行为。

发明内容

本发明的目的是提供一种不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置，包括瓦斯扩散测试缸，所述测试缸置于恒温箱内，所述测试缸与气路系统连接；

所述的气路系统包括进气管路和出气管路，所述进气管路上连接有真空泵和高压气瓶，所述高压气瓶的出口管路上设有减压阀，所述进气管路和出气管路上分别设有截止阀；

所述测试缸连接有压力传感器和温度传感器，所述测试缸的内部设有两个测试板，其中一个测试板固定，另一个测试板与伸缩杆连接，两个测试板之间放置煤样，两个测试板之间设有测距纳米传感器；

所述压力传感器、温度传感器和测距纳米传感器通过数据采集模块与工控机连接，所述伸缩杆通过控制装置与所述工控机连接。

本发明的上述的不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置实现不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试的方法，包括步骤：

首先，将超细煤样在测试板内表面均匀粘一层；

然后，通过调节两个测试板之间的距离形成不同孔距的瓦斯扩散通道；

之后，向瓦斯扩散测试缸体内加入瓦斯让测试板内的煤吸附瓦斯，待瓦斯吸附平衡后再向瓦斯扩散测试缸体内加入少量瓦斯，同时开始测试煤在不同孔距的瓦斯扩散通道的扩散行为。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置及方法，首先将超细煤样在测试板内表面均匀铺一层，然后通过可调节距离的两个测试板形成不同孔距的瓦斯扩散通道，之后向瓦斯扩散测试缸体内加入瓦斯让测试板内的煤吸附瓦斯，待瓦斯吸附平衡后再向瓦斯扩散测试缸体内加入少量瓦斯，同时开始测试煤在不同孔距的瓦斯扩散通道的扩散行为。该装置及方法可开展实现不同煤质、不同水分、不同温度、不同瓦斯压力、不同尺度孔隙条件下的瓦斯扩散实验。

附图说明

图1为本发明实施例提供的不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置及方法的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置，其较佳的具体实施方式如图1所示：

包括瓦斯扩散测试缸，所述测试缸置于恒温箱内，所述测试缸与气路系统连接；

所述的气路系统包括进气管路和出气管路，所述进气管路上连接有真空泵和高压气瓶，所述高压气瓶的出口管路上设有减压阀，所述进气管路和出气管路上分别设有截止阀；

所述测试缸连接有压力传感器和温度传感器，所述测试缸的内部设有两个测试板，其中一个测试板固定，另一个测试板与伸缩杆连接，两个测试板之间放置煤样，两个测试板之间设有测距纳米传感器；

所述压力传感器、温度传感器和测距纳米传感器通过数据采集模块与工控机连接，所述伸缩杆通过控制装置与所述工控机连接。

所述的测试板为正方体，由不锈钢制成，其内侧利用粘结剂粘结所述煤样。

所述测距纳米传感器包括两个纳米传感器，分别镶嵌在两个测试板上。

所述测试缸为正方体，由隔热耐压材料制成。

本发明的上述的不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置实现不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试的方法，其较佳的具体实施方式是：

包括步骤：

首先，将超细煤样在测试板内表面均匀粘一层；

然后，通过调节两个测试板之间的距离形成不同孔距的瓦斯扩散通道；

之后，向瓦斯扩散测试缸体内加入瓦斯让测试板内的煤吸附瓦斯，待瓦斯吸附平衡后再向瓦斯扩散测试缸体内加入少量瓦斯，同时开始测试煤在不同孔距的瓦斯扩散通道的扩散行为。

本发明中，所述的测试板的内侧可利用粘结剂粘结一层煤样，测试板的一端可打开，并和测试缸主体通过螺丝相连。

所述的第一个测试板和第二个测试板之间的距离是通过两个纳米级电容传感器来测出的。

所述的两个纳米级电容传感器分别镶嵌在第一个测试板和第二个测试板上。

所述的两个纳米级电容传感器分别通过数据线、数据采集模块和电脑相连。

所述的伸缩杆和第二个测试板为活连接，可方便拆卸，伸缩杆和控制装置相连。

所述的伸缩杆的伸缩需通过两个纳米级电容传感器实时传回的距离数据来判断和控制伸缩量。

本发明的不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置及方法，可开展实现不同煤质、不同水分、不同温度、不同瓦斯压力、不同尺度孔隙条件下的瓦斯扩散实验。

具体实施例：

首先将超细煤样在测试板内表面均匀粘一层，然后将两个测试板固定好，通过自动控制装置控制可调节距离的两个测试板形成不同孔距的瓦斯扩散通道，之后向瓦斯扩散测试缸体内加入瓦斯让测试板内的煤吸附瓦斯，待瓦斯吸附平衡后再向瓦斯扩散测试缸体内加入少量瓦斯，同时开始测试煤在不同孔距的瓦斯扩散通道内的扩散行为。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置，其特征在于，包括瓦斯扩散测试缸，所述测试缸置于恒温箱内，所述测试缸与气路系统连接；

所述的气路系统包括进气管路和出气管路，所述进气管路上连接有真空泵和高压气瓶，所述高压气瓶的出口管路上设有减压阀，所述进气管路和出气管路上分别设有截止阀；

所述测试缸连接有压力传感器和温度传感器，所述测试缸的内部设有两个测试板，其中一个测试板固定，另一个测试板与伸缩杆连接，两个测试板之间放置煤样，两个测试板之间设有测距纳米传感器；

所述压力传感器、温度传感器和测距纳米传感器通过数据采集模块与工控机连接，所述伸缩杆通过控制装置与所述工控机连接。

2.根据权利要求1所述的不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置，其特征在于，所述的测试板为正方体，由不锈钢制成，其内侧利用粘结剂粘结所述煤样。

3.根据权利要求2所述的不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置，其特征在于，所述测距纳米传感器包括两个纳米传感器，分别镶嵌在两个测试板上。

4.根据权利要求3所述的不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置，其特征在于，所述测试缸为正方体，由隔热耐压材料制成。

5.根据权利要求1至4任一项所述的不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试装置实现不同尺度孔隙煤中瓦斯扩散行为测试的方法，其特征在于，包括步骤：

首先，将超细煤样在测试板内表面均匀粘一层；

然后，通过调节两个测试板之间的距离形成不同孔距的瓦斯扩散通道；

之后，向瓦斯扩散测试缸体内加入瓦斯让测试板内的煤吸附瓦斯，待瓦斯吸附平衡后再向瓦斯扩散测试缸体内加入少量瓦斯，同时开始测试煤在不同孔距的瓦斯扩散通道的扩散行为。