CN107192630A - 一种注水对瓦斯解吸特性实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注水对瓦斯解吸特性实验装置，包括真空脱气系统、恒温系统、三轴加压系统、注气系统、高压注水系统和解吸测定系统六个系统，真空脱气系统包括真空泵，真空泵的抽气口连通有真空脱气箱，空泵和真空脱气箱之间通过真空橡胶管连通，真空脱气箱的一侧设置有阀门，本发明涉及瓦斯煤解吸技术领域。该注水对瓦斯解吸特性实验装置，能够使原煤进行在注水条件下的解吸实验，而且能够在不同温度、水分、轴压和围压多重条件下进行解吸，能够真实模拟埋藏在地下的煤的瓦斯解吸；同时也能使得原煤在干、水分条件下的对比实验。该实验简单易操作，使用效果好。
Description
技术领域
本发明涉及瓦斯煤解吸技术领域，具体为一种注水对瓦斯解吸特性实验装置。
背景技术
煤层中瓦斯气体的解吸特性受瓦斯压力、地应力、地下水、地温、煤体结构、受力状态等诸多因素的影响，以往含瓦斯煤的解吸试验都是在微小粒径煤样下的实验，只考虑了不同温度和瓦斯压力下不同粒度煤样的吸附解吸规律，研究不同颗粒煤的瓦斯吸附量和解吸难易程度，目前随着水力冲孔、水利割缝和水力压裂一系列增透措施的应用，向煤层注水过程水分会对瓦斯解吸造成一定得影响；而研究水分对含瓦斯煤的解吸规律较少，在后人发明的水分对含瓦斯煤的解吸系统中考虑的因素比较单一，很难在多因素耦合作用下开展实验研究，而且不能模拟出现场瓦斯解吸的真实特性。
因此有必要建立该实验装置来模拟测试将含瓦斯原煤注水后的解吸特实验，采用实验室实验的方法研究不同载荷、温度、水分多因素耦合作用下瓦斯解吸特性，使人们更好的利用煤层注水进行煤与瓦斯突出防治。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种注水对瓦斯解吸特性实验装置，解决了很难在多因素耦合作用下开展实验研究并且不能模拟出现场瓦斯解吸真实特性的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种注水对瓦斯解吸特性实验装置，包括真空脱气系统、恒温系统、三轴加压系统、注气系统、高压注水系统和解吸测定系统六个系统，所述真空脱气系统包括真空泵，所述真空泵的抽气口连通有真空脱气箱，所述空泵和真空脱气箱之间通过真空橡胶管连通，且真空脱气箱的一侧设置有阀门，所述恒温系统包括恒温水浴箱，所述三轴加压系统包括改进的三轴压力室和三轴室轴压伺服系统，所述三轴压力室的一侧连通有围压伺服系统，所述注气系统包括高压气瓶，所述高压气瓶的瓶口连通有减压储气罐，且减压储气罐的一侧连通有精密压力表和针型阀，所述高压注水系统包括水箱，所述水箱的一侧通过水管连通有增液泵，且增液泵的出水口通过水管连通有注水钢管，所述注水钢管的一端与三轴压力室连通，所述增液泵和注水钢管相对的一侧水管的表面分别设置有阀门、高压流量计和高精度压力表，所述解吸测定系统包括量筒，所述量筒的一端通过软管连通有端口阀门，所述量筒和端口阀门相对的一侧软管上设置有弹簧止水夹，且量筒的底部连通有量杯。
优选的，所述三轴加压系统中改进的三轴压力室为假三轴压力室，所述三轴压力室所装试样为取自现场的原煤且原煤的大小为五十毫米乘一百毫米。
优选的，所述围压伺服系统和三轴室轴压伺服系统可以调节不同的轴压和围压，模拟出不同埋藏深度煤的压力，所述恒温水浴箱可以在模拟现场具体温度。
优选的，所述改进的三轴压力室的顶部分别设置有注水端口和瓦斯进气端口，所述改进的三轴压力室底部设置有出水端口。
有益效果
本发明提供了一种注水对瓦斯解吸特性实验装置。具备以下有益效果，该注水对瓦斯解吸特性实验装置，通过真空脱气系统包括真空泵，真空泵的抽气口连通真空脱气箱，空泵和真空脱气箱之间通过真空橡胶管连通，真空脱气箱的一侧设置阀门，恒温系统包括恒温水浴箱，三轴加压系统包括改进的三轴压力室和三轴室轴压伺服系统，三轴压力室的一侧连通围压伺服系统，注气系统包括高压气瓶，高压气瓶的瓶口连通减压储气罐，减压储气罐的一侧连通精密压力表和针型阀，高压注水系统包括水箱，水箱的一侧通过水管连通增液泵，增液泵的出水口通过水管连通注水钢管，注水钢管的一端与三轴压力室连通，增液泵和注水钢管相对的一侧水管的表面分别设置、阀门、高压流量计和高精度压力表，解吸测定系统包括量筒，量筒的一端通过软管连通端口阀门，量筒和端口阀门相对的一侧软管上设置弹簧止水夹，量筒的底部连通量杯，能够使原煤进行在注水条件下的解吸实验，而且能够在不同温度、水分、轴压和围压多重条件下进行解吸，能够真实模拟埋藏在地下的煤的瓦斯解吸；同时也能使得原煤在干、水分条件下的对比实验。该实验简单易操作，使用效果好，易于推广。
附图说明
图1为本发明整体的结构示意图；
图2为本发明改进的三轴压力室的结构示意图。
图中：1-真空泵、2-真空脱气箱、3-真空橡胶管、4-阀门、5-恒温水浴箱、6-改进的三轴压力室、7-围压伺服系统、8-高压气瓶、9-减压储气罐、10-精密压力表、11-针型阀、12-水箱、13-增液泵、14-阀门、15-注水钢管、16-高压流量计、17-高精度压力表、18-量筒、19-弹簧止水夹、20-量杯、21-端口阀门、22-注水端口、23-瓦斯进气端口、24-真空脱气系统、25-恒温系统、26-三轴加压系统、27-注气系统、28-高压注水系统、29-解吸测定系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种注水对瓦斯解吸特性实验装置，包括真空脱气系统24、恒温系统25、三轴加压系统26、注气系统27、高压注水系统28和解吸测定系统29均为六个系统，真空脱气系统24包括真空泵1，真空泵1的抽气口连通有真空脱气箱2，空泵1和真空脱气箱2之间通过真空橡胶管3连通，且真空脱气箱2的一侧设置有阀门4，恒温系统25包括恒温水浴箱5，三轴加压系统26包括改进的三轴压力室6和三轴室轴压伺服系统，三轴压力室6的一侧连通有围压伺服系统7，注气系统27包括高压气瓶8，高压气瓶8的瓶口连通有减压储气罐9，且减压储气罐9的一侧连通有精密压力表10和针型阀11，高压注水系统28包括水箱12，水箱12的一侧通过水管连通有增液泵13，且增液泵13的出水口通过水管连通有注水钢管15，注水钢管15的一端与三轴压力室6连通，增液泵13和注水钢管15相对的一侧水管的表面分别设置有阀门14、高压流量计16和高精度压力表17，解吸测定系统29包括量筒18，量筒18的一端通过软管连通有端口阀门21，量筒18和端口阀门21相对的一侧软管上设置有弹簧止水夹19，且量筒18的底部连通有量杯20，三轴加压系统26中改进的三轴压力室6为假三轴压力室，三轴压力室6所装试样为取自现场的原煤且原煤的大小为五十毫米乘一百毫米，围压伺服系统7和三轴室轴压伺服系统可以调节不同的轴压和围压，模拟出不同埋藏深度煤的压力，恒温水浴箱5可以在模拟现场具体温度，改进的三轴压力室6的顶部分别设置有注水端口22和瓦斯进气端口23，改进的三轴压力室6底部设置有出水端口，通过注水端口22可以注入不同压力和流量的水进行试验模拟水力卸压增透后对瓦斯解吸的影响，能够使原煤进行在注水条件下的解吸实验，而且能够在不同温度、水分、轴压和围压多重条件下进行解吸，能够真实模拟埋藏在地下的煤的瓦斯解吸；同时也能使得原煤在干、水分条件下的对比实验，该实验简单易操作，使用效果好，易于推广。
使用时，首先通过真空橡胶管3把改进的三轴压力室6上的瓦斯进气端口23与真空脱气系统24连通，通过恒温水浴箱5对盛放有实验煤样的改进的三轴压力室6加热到实验要求的温度，打开阀门4然后开启真空泵1，对改进的三轴压力室6中实验煤样进行抽真空处理，抽真空达到实验要求后，关门阀门4，通过高压气瓶8向减压储气罐9充入所需压力的瓦斯，开启针型阀11，再通过减压储气罐9向改进的三轴压力室6中充入实验所需压力的瓦斯，待实验煤样中注入瓦斯气体，关闭针型阀11，同时调节三轴室轴压伺服系统和围压伺服系统7使实验煤样达到现场环境的轴压和围压，并使气体充分吸附平衡二十四小时，等到瓦斯气体充分吸附平衡后，将注水钢管15和注水端口22连通，打开增液泵13和阀门14向改进的三轴压力室6中注入实验所需的水量，然后关闭阀门14，使得实验煤样在瓦斯和水分作用下平衡二十四小时，待平衡后开始解吸过程。将与弹簧止水夹19连接的水管和改进的三轴压力室6顶部的瓦斯进气端口23连通，并将排除量筒18中空气，打开端口阀门21放出解吸瓦斯气体，解吸出来的瓦斯会排放到量筒18中，使量筒中的水排到量杯20中，最后量杯20中水的体积即为瓦斯的解吸量，同时该实验装置根据以上步骤可以做干煤样的解吸实验，可以和注水条件的煤样进行比对。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种注水对瓦斯解吸特性实验装置，包括真空脱气系统(24)、恒温系统(25)、三轴加压系统(26)、注气系统(27)、高压注水系统(28)和解吸测定系统(29)六个系统，其特征在于：所述真空脱气系统(24)包括真空泵(1)，所述真空泵(1)的抽气口连通有真空脱气箱(2)，所述空泵(1)和真空脱气箱(2)之间通过真空橡胶管(3)连通，且真空脱气箱(2)的一侧设置有阀门(4)，所述恒温系统(25)包括恒温水浴箱(5)，所述三轴加压系统(26)包括改进的三轴压力室(6)和三轴室轴压伺服系统，所述三轴压力室(6)的一侧连通有围压伺服系统(7)，所述注气系统(27)包括高压气瓶(8)，所述高压气瓶(8)的瓶口连通有减压储气罐(9)，且减压储气罐(9)的一侧连通有精密压力表(10)和针型阀(11)，所述高压注水系统(28)包括水箱(12)，所述水箱(12)的一侧通过水管连通有增液泵(13)，且增液泵(13)的出水口通过水管连通有注水钢管(15)，所述注水钢管(15)的一端与三轴压力室(6)连通，所述增液泵(13)和注水钢管(15)相对的一侧水管的表面分别设置有阀门(14)、高压流量计(16)和高精度压力表(17)，所述解吸测定系统(29)包括量筒(18)，所述量筒(18)的一端通过软管连通有端口阀门(21)，所述量筒(18)和端口阀门(21)相对的一侧软管上设置有弹簧止水夹(19)，且量筒(18)的底部连通有量杯(20)。
2.根据权利要求1所述的一种注水对瓦斯解吸特性实验装置，其特征在于：所述三轴加压系统(26)中改进的三轴压力室(6)为假三轴压力室，所述三轴压力室(6)所装试样为取自现场的原煤且原煤的大小为五十毫米乘一百毫米。
3.根据权利要求1所述的一种注水对瓦斯解吸特性实验装置，其特征在于：所述围压伺服系统(7)和三轴室轴压伺服系统可以调节不同的轴压和围压，模拟出不同埋藏深度煤的压力，所述恒温水浴箱(5)可以在模拟现场具体温度。
4.根据权利要求1所述的一种注水对瓦斯解吸特性实验装置，其特征在于：所述改进的三轴压力室(6)的顶部分别设置有注水端口(22)和瓦斯进气端口(23)，所述改进的三轴压力室(6)底部设置有出水端口。
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