CN109632608A - 一种煤样渗透性激波测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种煤样渗透性激波测试装置及方法，适用于煤矿生产中对煤样渗透性能的测试。装置包括煤样筒、固定套嵌筒；煤样筒靠近激波管低压段一侧设有内螺纹将其与激波管连接，另一侧设有外螺纹与固定套嵌筒连接；固定套嵌筒开口端一侧设有内螺纹，开口端内环设有橡胶圈凹槽，在固定套嵌筒与煤样筒连接过程中，利用内环将煤样送入煤样筒并将连接固定，固定套嵌筒闭口端一侧设有传感器孔用于连接采集设备，闭口端上方设有真空泵连接孔。使用本发明可以实现对煤样渗透性的测试，提高了渗透性能测试的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤样渗透性激波测试装置及方法，属于矿山工程领域，尤其适用于煤矿生产中对于煤样渗透性能强弱的测定。
背景技术
煤是一种特殊的多孔介质，其独特的内部孔隙结构和对瓦斯的吸附作用使得瓦斯在其内部的渗透过程非常复杂。在煤矿井下瓦斯动力学的研究和煤矿井下相关测试中，煤样渗透性能是反映煤层内瓦斯渗流难易程度的物性参数，测定煤层的渗透性能是一项重要的工作。当前，对于煤渗透性能强弱的测定多采用实验室测定法，该方法准备过程复杂、测定时间长、耗费大，要求实验条件苛刻，且技术方面存在较多的困难。因此，需要一套系统搭建简单、装置操作方便，可以在短时间内完成对煤样的渗透性进行测定的装置和方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有的煤渗透性测试方法中存在的问题，提供一种煤样渗透性激波测试装置及方法，使用该装置与激波管装置连接使用，激波管装置用于产生激波，该装置用于放置和固定煤样，通过采集激波透射煤样前后的信号，进行对比分析，判断煤样渗透性的强弱。
技术方案：本发明的煤样渗透性激波测试装置，包括煤样筒1、固定套嵌筒2。其中，煤样筒1由不锈钢管制成，长120mm，其外径为70mm，其管径内设有三段不同长度大小的变径，与激波管5低压段连接一侧内径为50mm，壁厚为10mm，并设有长15mm的内螺纹，利用内螺纹将煤样筒1与激波管5低压段连接。煤样筒1与固定套嵌筒2连接一侧内径为62mm，壁厚为4mm，设有长50mm的外螺纹，利用外螺纹将煤样筒1与固定套嵌筒2连接。在煤样筒1中部设有一段长50mm，内径为52mm，壁厚9mm管段用于放置煤样4。固定套嵌筒2由不锈钢管制成，长90mm，外环外直径为80mm，外环内直径为70mm，外环壁厚为5mm，内环内直径为50mm，内环壁厚为5mm。固定套嵌筒2开口端一侧内环嵌有一外径56mm，3mm宽橡胶圈6凹槽，凹槽内放置橡胶圈6，橡胶圈6可使煤样筒1与固定套嵌筒2在连接过程中起到缓冲作用，防止损坏测试煤样4。固定套嵌筒2闭口端一侧壁厚为10mm，并开有一直径35mm的传感器连接孔3，用于放置传感器连接装置。固定套嵌筒2闭口端一侧正上方设有一直径10mm真空泵连接孔7，用于连接真空泵装置。
使用上述装置的煤样渗透性激波测试方法，包括以下步骤：
a、组装完成激波管测试装置，测试激波管装置气密性；
b、把煤样放入煤样筒内，将橡胶圈装入固定套嵌筒开口端内环一侧凹槽内，将煤样筒与固定套嵌筒通过螺纹连接，利用旋转固定套嵌筒缓慢将煤样送入煤样筒有内螺纹一侧；
c、连接传感器设备，同时将真空泵与激波管低压段、固定套嵌筒顶部孔口连接，打开真空泵，对低压段管道和固定套嵌筒内部进行抽气；
d、抽真空操作完成，打开信号采集仪器，打开高压气瓶向激波管高压段注气；
e、激波管高压段与低压段之间的膜片破坏后，产生激波向低压段传播，采集激波在通过煤样前后的相关信号，完成一次试验。
本发明的有益效果：将煤样装入煤样筒内，固定套嵌筒内螺纹可使其与煤样筒连接紧密，将煤样筒与固定套嵌筒螺纹连接过程中，固定套嵌筒的内环可缓慢顶着煤样将其送入煤样筒内螺纹一侧，固定套嵌筒内环一侧的橡胶圈可以在连接过程中，起到缓冲作用，并可以保护煤样不受损坏。固定套嵌筒闭口端一侧设有传感器接口便于连接信号采集设备。固定套嵌筒顶部设有的真空泵连接孔用于连接真空泵进行抽真空操作，让高压段与低压段之间形成压差，固定套嵌筒内外形成压差，使得激波在传播过程中更易穿透煤样到达尾部信号传感器。本发明装置搭建简单，操作方便，可以满足不同长度材质试样的渗透性测试，提高了测试的效率，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是煤样筒剖面图；
图2是煤样筒侧视图；
图3是固定套嵌筒剖面图；
图4是固定套嵌筒侧视图；
图5是装置套接前示意图；
图6是装置套接后示意图；
图7是渗透性测试过程示意图；
图中：1-煤样筒，2-固定套嵌筒，3-传感器连接孔，4-煤样，5-激波管，6-橡胶圈，7-真空泵连接孔
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
本发明的煤样渗透性激波测试装置，由煤样筒1、固定套嵌筒2组成。所述的煤样筒1与激波管5低压段连接一侧设有内螺纹与激波管5螺纹连接，另一侧设有外螺纹与固定套嵌筒2螺纹连接，所述的固定套嵌筒2开口侧外环设有内螺纹与煤样筒1螺纹连接，开口侧内环设有橡胶圈6凹槽用于放置橡胶圈6，闭口端一侧上方设有与真空泵连接孔7，尾部设有传感器接口3。
本发明的煤样渗透性激波测试方法，具体操作步骤如下：
a、首先在激波管5装置高压段与低压段管段之间放入铝箔片将低压段管口全覆盖，将高压段与低压段通过法兰连接；将高压气瓶与激波管5高压段连接，打开高压气瓶，测试激波管5装置高压段与管路的气密性；
b、提前将橡胶圈6装入固定套嵌筒2开口一侧内环凹槽处，把煤样4由煤样筒1外螺纹一侧放入煤样筒1内，缓慢旋转固定套嵌筒2通过螺纹将煤样筒1与固定套嵌筒2连接，连接过程中，固定套嵌筒2内环顶着煤样4将其送入煤样筒1内螺纹一侧，橡胶圈6在连接过程中起到缓冲的作用，防止损坏煤样4，由于激波管5装置低压段的阻挡作用可将煤样4固定在煤样筒1内；
c、连接传感器设备，将真空泵与激波管5低压段上部孔口、固定套嵌筒2上部孔口连接，打开真空泵，对低压段管路和固定套嵌筒2内进行抽真空操作，使激波管5高压段与低压段之间形成压差，固定套嵌筒2内外形成压差，使得激波传播穿透煤样4，利于煤样4后部信号采集；
d、抽真空操作完成后，关闭真空泵，打开信号采集装置，打开高压气瓶向激波管5高压段注气加压；
e、等待激波管5高压段与低压段之间的铝箔片破坏后，产生激波向低压段传播，采集激波通过煤样4前后的信号数据，完成一次试验，分析试验数据判断煤样4的渗透性能强弱。
Claims (4)
1.一种煤样渗透性激波测试装置，其特征在于：包括放煤样的煤样筒1、用于固定煤样的固定套嵌筒2。
2.根据权利要求1所述的煤样渗透性激波测试装置，其特征在于：所述固定套嵌筒2开口端一侧内环设有橡胶圈6凹槽，闭口端一侧设有传感器连接孔3。
3.根据权利要求1所述的煤样渗透性激波测试装置，其特征在于：所述固定套嵌筒2闭口端一侧顶部设有真空泵连接孔7。
4.一种煤样渗透性激波测试方法，其特征在于采用权利1所述煤样渗透性激波测试装置与激波管测试装置联合使用，具体操作步骤为：
a、组装完成激波管5测试装置，测试激波管5装置气密性；
b、把煤样4放入煤样筒1内，将橡胶圈6装入固定套嵌筒2凹槽一侧，将煤样筒1与固定套嵌筒2通过螺纹连接，旋转固定套嵌筒2将煤样4缓慢送入煤样筒1有内螺纹一侧；
c、连接传感器设备，将真空泵与低压段、固定套嵌筒2孔口连接，进行抽真空操作，完成后关闭真空泵；
d、打开信号采集仪器，打开高压气瓶向激波管5高压段注气；
e、激波管5高压段与低压段之间的膜片破坏后，产生激波向低压段传播，采集激波在通过煤样4前后的相关信号，完成一次试验。
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