CN113447397B - 一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验系统及实验方法 - Google Patents

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Abstract

一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验系统及实验方法，氦气源通过减压阀Ⅰ连接三通接头Ⅰ的第一进口，瓦斯气源通过减压阀Ⅱ连接三通接头Ⅰ的第二进口，三通接头Ⅰ的出口连接三通接头Ⅱ的进口，三通接头Ⅱ的第一出口通过针阀Ⅰ接真空泵，三通接头Ⅱ的第二出口通过针阀Ⅱ接参比罐的进口，参比罐的出口通过针阀Ⅲ接三通接头Ⅲ的进口，三通接头Ⅲ的第一出口通过针阀Ⅳ连接气体解吸仪，三通接头Ⅲ的第二出口连接一体化吸附/解吸/破碎罐；参比罐的顶部连接压力传感器，压力传感器的数据通过数据线传输至数据采集仪；本发明可以模拟井下煤层瓦斯含量测定过程，进而准确标定煤层瓦斯含量测定的误差。

Description

一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验系统及实验方法
技术领域
本发明涉及一种误差标定系统及方法，具体是一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验系统及实验方法，属于煤层瓦斯基础参数测定技术领域。
背景技术
煤层瓦斯含量是煤与瓦斯突出防治、瓦斯抽采设计以及瓦斯涌出量预测等工程的基础参数，制约矿井瓦斯突出危险性预测的可靠性，且影响以瓦斯含量为基础制订的瓦斯抽采措施的有效性与经济性。GB/T 23250-2009《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》将直接法作为煤层瓦斯含量测定的标准方法，直接法测定煤层瓦斯含量包含四部分：损失量(Q1)，解吸量(Q2)，残余量(Q3)，不可解吸量(Q不可解吸量)。损失量(Q1)需要通过井下测定的瓦斯解吸曲线反演计算获得，解吸量(Q2)和残余量(Q3)可通过瓦斯解吸设备直接测量，不可解吸量(Q不可解吸量)需要根据煤样基础参数计算得到。虽然瓦斯含量测定方法制定有国家标准，但现有方法测定的煤层瓦斯含量的误差却没有方法标定，且煤矿井下现场地质构造复杂，测定过程中影响因素多，因而需要在实验室内模拟煤层钻孔取样测定瓦斯含量，标定出不同方法和模型测定的煤层瓦斯含量的误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够模拟煤层瓦斯含量测定的实验系统及实验方法，能够模拟井下测定煤层瓦斯含量时取样、煤样直接解吸、煤样粉碎解吸、瓦斯损失量反演计算等过程，进而准确标定煤层瓦斯含量测定的误差。
为了实现上述目的，本发明提供一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验系统，氦气源通过减压阀Ⅰ连接到三通接头Ⅰ的第一进口，瓦斯气源通过减压阀Ⅱ连接到三通接头Ⅰ的第二进口，三通接头Ⅰ的出口连接三通接头Ⅱ的进口，三通接头Ⅱ的第一出口通过针阀Ⅰ连接真空泵，三通接头Ⅱ的第二出口通过针阀Ⅱ连接参比罐的进口，参比罐的出口通过针阀Ⅲ连接三通接头Ⅲ的进口，三通接头Ⅲ的第一出口通过针阀Ⅳ连接气体解吸仪，三通接头Ⅲ的第二出口连接一体化吸附/解吸/破碎罐；参比罐的顶部连接有压力传感器，压力传感器的数据通过数据线传输至数据采集仪；参比罐、针阀Ⅲ、压力传感器、三通接头Ⅲ、一体化吸附/解吸/破碎罐均安设在可调温式恒温箱中。
一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验方法，包括以下步骤：
①将煤样粉碎后筛分选取所需粒径，置于真空干燥箱中，在60-80℃抽真空干燥24-48h；
②关闭针阀Ⅰ、针阀Ⅳ、减压阀Ⅱ，打开减压阀Ⅰ、针阀Ⅱ、针阀Ⅲ，向系统内充入氦气，数据采集仪采集压力传感器的压力数据，压力在6h后保持不变，则认为系统气密性良好；
③将干燥后的煤样称重并装入一体化吸附/解吸/破碎罐，设置可调温式恒温箱温度，使参比罐和一体化吸附/解吸/破碎罐的温度稳定；
④关闭减压阀Ⅰ，打开针阀Ⅰ，启动真空泵，在恒温条件下对一体化吸附/解吸/破碎罐内的煤样进行真空脱气大于等于12h，采集一组压力和温度，记为一体化吸附/解吸/破碎罐初始压力p3、一体化吸附/解吸/破碎罐初始温度T3；
⑤关闭针阀Ⅰ、针阀Ⅲ，打开减压阀Ⅰ、针阀Ⅱ，向参比罐充入氦气，然后关闭减压阀Ⅰ、针阀Ⅱ，待压力稳定后采集一组参比罐压力、温度，记为参比罐初始压力p2、参比罐初始温度T2，随后打开参比罐和一体化吸附/解吸/破碎罐之间的针阀Ⅲ(12)，待压力平衡后采集一组压力、温度，记为平衡后压力p1、平衡后温度T1，计算出煤样的体积Vs和一体化吸附/解吸/破碎罐内的自由空间体积Vf；
⑥重复步骤⑤，一体化吸附/解吸/破碎罐内自由空间体积重复测定至少3次，其中两次测量结果之间的差值小于等于0.1ml；
⑦重复步骤④，对系统内的氦气进行真空脱气，采集一组压力、温度，记为真空脱气后一体化吸附/解吸/破碎罐的初始压力p′3、真空脱气后一体化吸附/解吸/破碎罐的初始温度T′3；
⑧关闭针阀Ⅰ、针阀Ⅲ、减压阀Ⅰ、针阀Ⅳ，打开减压阀Ⅱ、针阀Ⅱ，向参比罐充入瓦斯气体，然后关闭减压阀Ⅱ、针阀Ⅱ，待压力稳定后采集一组参比罐内的压力、温度，记为参比罐内瓦斯气体初始压力p′2、参比罐内瓦斯气体初始温度T′2，随后打开参比罐和一体化吸附/解吸/破碎罐之间的针阀Ⅲ，待瓦斯吸附平衡后采集一组压力、温度，记为瓦斯吸附平衡后压力p′1、瓦斯吸附平衡后温度T1′，分别计算出煤样内的吸附瓦斯量Q吸附量和游离瓦斯量Q游离量；
⑨关闭参比罐和一体化吸附/解吸/破碎罐之间的针阀Ⅲ，打开针阀Ⅳ，使用气体解吸仪测定煤样的瓦斯解吸量，解吸过程持续时间为1-2h，得到解吸曲线后，减去煤样内的游离瓦斯量Q游离量，即得到不包含游离瓦斯的解吸量Q2和吸附瓦斯的解吸曲线；
⑩启动一体化吸附/解吸/破碎罐的气动破碎马达，粉碎其中的煤样，继续使用气体解吸仪计量残余瓦斯解吸量Q3，随后利用不可解吸瓦斯量的计算公式计算出煤样粉碎后的不可解吸瓦斯量Q不可解吸量；
Figure BDA0003136171970000031
得到煤样吸附瓦斯的解吸曲线后，通过舍弃不同时长的初始解吸数据来模拟钻孔取样过程中煤样不同的暴露时间及其瓦斯损失量Q实验损失量，然后基于舍弃后剩余的瓦斯解吸数据和曲线使用损失量反演模型计算瓦斯损失量Q′1；
Figure BDA0003136171970000032
得到实验系统直接测定的瓦斯含量Q实验含量值后，标定钻孔瓦斯损失量反演模型的计算误差ε损失量以及标定煤层瓦斯含量测定误差ε含量。
进一步，步骤⑤中所述的计算煤样的体积Vs，计算公式如下：
Figure BDA0003136171970000033
式中：V1——系统总体积；
V2——参比罐体积；
V3——一体化吸附/解吸/破碎罐体积；
Z1——平衡条件下气体的压缩因子；
Z2——参比罐初始气体的压缩因子；
Z3——一体化吸附/解吸/破碎罐初始气体的压缩因子；
步骤⑤中所述的计算一体化吸附/解吸/破碎罐内自由空间体积Vf，计算公式如下：
Vf＝V3-Vs (2)。
进一步，步骤⑧中所述的计算煤样吸附瓦斯量Q吸附量，计算公式如下：
Figure BDA0003136171970000034
式中：G——煤样质量；
R——摩尔气体常数。
进一步，步骤⑧中所述的计算煤样游离瓦斯量Q游离量，计算公式如下：
Figure BDA0003136171970000041
进一步，步骤⑩中所述的计算煤样粉碎后的不可解吸瓦斯量Q不可解吸量，计算公式如下：
Figure BDA0003136171970000042
式中：a——煤样Langmuir吸附常数；
b——煤样Langmuir吸附常数；
Ad——煤样的灰分；
Mad——煤样的水分；
π——煤样的孔隙率；
γ——煤样的容重。
进一步，步骤
Figure BDA0003136171970000043
中所述的损失量反演模型可以是
Figure BDA0003136171970000044
模型、负指数模型、幂函数模型、Langmuir模型，但并不限于这几种模型，可根据需要选择其他反演模型。
进一步，步骤
Figure BDA0003136171970000045
中所述的得到实验系统直接测定的瓦斯含量值Q实验含量，计算公式如下：
Q实验含量＝Q1′+Q2+Q3+Q不可解吸量 (6)。
进一步，步骤
Figure BDA0003136171970000046
中所述的标定钻孔瓦斯损失量反演模型的计算误差ε损失量，计算公式如下：
Figure BDA0003136171970000047
进一步，步骤
Figure BDA0003136171970000048
中所述的标定煤层瓦斯含量测定误差ε含量，计算公式如下：
Figure BDA0003136171970000049
与现有技术相比，本发明可以精准计量不同压力和温度条件下煤样中的吸附瓦斯量和游离瓦斯量，以此模拟不同的煤层原始瓦斯含量值，然后基于测量的煤样瓦斯解吸全过程曲线，来模拟实际钻孔取样过程中煤样不同暴露时间的瓦斯损失量、煤样中瓦斯直接解吸量以及残余瓦斯解吸量，再计算出煤样中的不可解吸瓦斯量，最终得到实验系统直接测定的瓦斯含量值，并与模拟的原始瓦斯含量值相比较得出测定误差；此外本发明可以在不打开破碎罐的条件下一体化破碎煤样，得到粉碎解吸量，避免了计量误差；还可以设置不同解吸时长、不同时间间隔，充分模拟不同取样过程；通过舍去初始阶段不同时长的解吸数据来表示不同暴露时间内的损失量，用待检验模型反演暴露时间内的损失量，最后再与真实的瓦斯含量值对比，即得到该模型的误差。
附图说明
图1为本发明系统的示意图；
图2是本发明实施例中西山某矿包含游离量的解吸量和时间关系图；
图3是本发明实施例中西山某矿不包含游离量的解吸量和时间关系图；
图4是本发明实施例中西山某矿利用根号t模型反演损失量计算图。
图中：1、氦气源，2、减压阀Ⅰ，3、瓦斯气源，4、减压阀Ⅱ，5、三通接头Ⅰ，6、三通接头Ⅱ，7、针阀Ⅰ，8、真空泵，9、针阀Ⅱ，10、参比罐，11、压力传感器，12、针阀Ⅲ，13、数据采集仪，14、三通接头Ⅲ，15、一体化吸附/解吸/破碎罐，16、针阀Ⅳ，17、可调温式恒温箱，18、气体解吸仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验系统，包括气源、减压阀Ⅰ～Ⅱ、真空泵8、参比罐10、压力传感器11；氦气源1通过减压阀Ⅰ2连接到三通接头Ⅰ5的第一进口，瓦斯气源3通过减压阀Ⅱ4连接到三通接头Ⅰ5的第二进口，三通接头Ⅰ5的出口连接到三通接头Ⅱ6的进口，三通接头Ⅱ6的第一出口通过针阀Ⅰ7连接到真空泵8，三通接头Ⅱ6的第二出口通过针阀Ⅱ9连接到参比罐10的进口，参比罐10的出口通过针阀Ⅲ12连接到三通接头Ⅲ14的进口，三通接头Ⅲ14的第一出口通过针阀Ⅳ16连接到气体解吸仪18，三通接头Ⅲ14的第二出口连接到一体化吸附/解吸/破碎罐15；参比罐10的顶部连接有压力传感器11，压力传感器11的数据通过数据线传输至数据采集仪13；参比罐10、针阀Ⅲ12、压力传感器11、三通接头Ⅲ14、一体化吸附/解吸/破碎罐15都安设在可调温式恒温箱17中。
一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验方法，包括以下步骤：
①将煤样粉碎后筛分选取所需粒径，置于真空干燥箱中，在60-80℃抽真空干燥24-48h；
②关闭针阀Ⅰ7、针阀Ⅳ16、减压阀Ⅱ4，打开减压阀Ⅰ2、针阀Ⅱ9、针阀Ⅲ12，向系统内充入氦气，数据采集仪13采集压力传感器11的压力数据，压力在6h后保持不变，则认为系统气密性良好；
③将干燥后的煤样称重并装入一体化吸附/解吸/破碎罐15，设置可调温式恒温箱17温度，使参比罐10和一体化吸附/解吸/破碎罐15的温度稳定；
④关闭减压阀Ⅰ2，打开针阀Ⅰ7，启动真空泵8，在恒温条件下对一体化吸附/解吸/破碎罐15内的煤样进行真空脱气大于等于12h，采集一组压力和温度，记为一体化吸附/解吸/破碎罐初始压力p3、一体化吸附/解吸/破碎罐初始温度T3；
⑤关闭针阀Ⅰ7、针阀Ⅲ12，打开减压阀Ⅰ2、针阀Ⅱ9，向参比罐10充入氦气，然后关闭减压阀Ⅰ2、针阀Ⅱ9，待压力稳定后采集一组参比罐10压力、温度，记为参比罐初始压力p2、参比罐初始温度T2，随后打开参比罐10和一体化吸附/解吸/破碎罐15之间的针阀Ⅲ12，待压力平衡后采集一组压力、温度，记为平衡后压力p1、平衡后温度T1，计算出煤样的体积Vs和一体化吸附/解吸/破碎罐15内的自由空间体积Vf；
⑥重复步骤⑤，一体化吸附/解吸/破碎罐15内自由空间体积重复测定至少3次，其中两次测量结果之间的差值小于等于0.1ml；
⑦重复步骤④，对系统内的氦气进行真空脱气，采集一组压力、温度，记为真空脱气后一体化吸附/解吸/破碎罐的初始压力p′3、真空脱气后一体化吸附/解吸/破碎罐的初始温度T′3；
⑧关闭针阀Ⅰ7、针阀Ⅲ12、减压阀Ⅰ2、针阀Ⅳ16，打开减压阀Ⅱ4、针阀Ⅱ9，向参比罐10内充入瓦斯气体，然后关闭减压阀Ⅱ4、针阀Ⅱ9，待压力稳定后采集一组参比罐10内的压力、温度，记为参比罐内瓦斯气体初始压力p′2、参比罐内瓦斯气体初始温度T′2，随后打开参比罐10和一体化吸附/解吸/破碎罐15之间的针阀Ⅲ12，待瓦斯吸附平衡后采集一组压力、温度，记为瓦斯吸附平衡后压力p′1、瓦斯吸附平衡后温度T1′，分别计算出煤样内的吸附瓦斯量Q吸附量和游离瓦斯量Q游离量；
⑨关闭参比罐10和一体化吸附/解吸/破碎罐15之间的针阀Ⅲ12，打开针阀Ⅳ16，使用气体解吸仪18测定煤样的瓦斯解吸量，解吸过程持续时间为1-2h，得到解吸曲线后，减去煤样内的游离瓦斯量Q游离量，即得到不包含游离瓦斯的解吸量Q2和吸附瓦斯的解吸曲线；
⑩启动一体化吸附/解吸/破碎罐15的气动破碎马达，粉碎其中的煤样，继续使用气体解吸仪18计量残余瓦斯解吸量Q3，随后利用不可解吸瓦斯量的计算公式计算出煤样粉碎后的不可解吸瓦斯量Q不可解吸量；
Figure BDA0003136171970000071
得到煤样吸附瓦斯的解吸曲线后，通过舍弃不同时长的初始解吸数据来模拟钻孔取样过程中煤样不同的暴露时间及其瓦斯损失量Q实验损失量，然后基于舍弃后剩余的瓦斯解吸数据和曲线使用损失量反演模型计算瓦斯损失量Q′1；
Figure BDA0003136171970000072
得到实验系统直接测定的瓦斯含量Q实验含量值后，标定钻孔瓦斯损失量反演模型的计算误差ε损失量以及标定煤层瓦斯含量测定误差ε含量。
本发明步骤⑤中所述的计算煤样的体积Vs，计算公式如下：
Figure BDA0003136171970000073
式中：V1——系统总体积；
V2——参比罐体积；
V3——一体化吸附/解吸/破碎罐体积；
Z1——平衡条件下气体的压缩因子；
Z2——参比罐初始气体的压缩因子；
Z3——一体化吸附/解吸/破碎罐初始气体的压缩因子；
步骤⑤中所述的计算一体化吸附/解吸/破碎罐内自由空间体积Vf，计算公式如下：
Vf＝V3-Vs (2)。
本发明步骤⑧中所述的计算煤样吸附瓦斯量Q吸附量，计算公式如下：
Figure BDA0003136171970000074
式中：G——煤样质量；
R——摩尔气体常数。
本发明步骤⑧中所述的计算煤样游离瓦斯量Q游离量，计算公式如下：
Figure BDA0003136171970000081
本发明步骤⑩中所述的计算煤样粉碎后的不可解吸瓦斯量Q不可解吸量，计算公式如下：
Figure BDA0003136171970000082
式中：a——煤样Langmuir吸附常数；
b——煤样Langmuir吸附常数；
Ad——煤样的灰分；
Mad——煤样的水分；
π——煤样的孔隙率；
γ——煤样的容重。
本发明步骤
Figure BDA0003136171970000083
中所述的损失量反演模型可以是
Figure BDA0003136171970000084
模型、负指数模型、幂函数模型、Langmuir模型，但不限于上述几种模型，可根据需要选择其他反演模型。
本发明步骤
Figure BDA0003136171970000085
中所述的得到实验系统直接测定的瓦斯含量值Q实验含量，计算公式如下：
Q实验含量＝Q1′+Q2+Q3+Q不可解吸量 (6)。
本发明步骤
Figure BDA0003136171970000086
中所述的标定钻孔瓦斯损失量反演模型的计算误差ε损失量，计算公式如下：
Figure BDA0003136171970000087
本发明步骤
Figure BDA0003136171970000088
中所述的标定煤层瓦斯含量测定误差ε含量，计算公式如下：
Figure BDA0003136171970000089
实施例：
下面以标定西山煤电集团下属某矿煤层瓦斯含量测定误差为例，具体步骤如下：
①将井下采集到的煤样粉碎后筛分至1-3mm粒径，置于真空干燥箱中，在60-80℃抽真空干燥24-48h；
②关闭针阀Ⅰ7、针阀Ⅳ16、减压阀Ⅱ4，打开减压阀Ⅰ2、针阀Ⅱ9、针阀Ⅲ12，向系统内充入氦气，压力为3MPa，数据采集仪13采集压力传感器11的压力数据，压力在6h后保持不变，证明系统气密性良好；
③将干燥后的煤样称重70g，装入一体化吸附/解吸/破碎罐15，设置可调温式恒温箱17的温度为30℃，使参比罐10和一体化吸附/解吸/破碎罐15的温度稳定；
④关闭针阀Ⅳ16、减压阀Ⅰ2、减压阀Ⅱ4，打开针阀Ⅰ7、针阀Ⅱ9、针阀Ⅲ12，启动真空泵8，在恒温条件下对一体化吸附/解吸/破碎罐15内的煤样进行真空脱气至少12h，采集一体化吸附/解吸/破碎罐初始压力p3为6.7Pa、一体化吸附/解吸/破碎罐初始温度T3为30℃；
⑤关闭针阀Ⅰ7、针阀Ⅲ12、减压阀Ⅱ4、针阀Ⅳ16，打开减压阀Ⅰ2、针阀Ⅱ9，向参比罐10充入氦气，然后关闭减压阀Ⅰ2、针阀Ⅱ9，待压力稳定后采集参比罐初始压力p2为1.1MPa、参比罐初始温度T2为30℃，随后打开参比罐10和一体化吸附/解吸/破碎罐15之间的针阀Ⅲ12，待压力平衡后参比罐10压力p1为0.83MPa、温度T1为30℃，已知参比罐10体积V2为113.52ml，一体化吸附/解吸/破碎罐15的体积V3为104.57ml，根据公式(1)和公式(2)计算出煤样的体积Vs为65.18cm3和一体化吸附/解吸/破碎罐15内的自由空间体积Vf为39.38ml；
⑥自由空间体积重复测定3次后，两次测量结果之间的差值未大于0.1ml；
⑦重复步骤④，对系统内的氦气进行真空脱气，采集真空脱气后一体化吸附/解吸/破碎罐的压力p′3为6.7Pa、真空脱气后一体化吸附/解吸/破碎罐的温度T′3为30℃；
⑧关闭针阀Ⅰ7、针阀Ⅲ12、减压阀Ⅰ2、针阀Ⅳ16，打开减压阀Ⅱ4、针阀Ⅱ9，向参比罐10充入瓦斯气体，然后关闭减压阀Ⅱ4、针阀Ⅱ9，待压力稳定后采集充入瓦斯气体下的参比罐初始压力p′2为0.56MPa、充入瓦斯气体下的参比罐初始温度T′2为30℃，随后打开参比罐10和一体化吸附/解吸/破碎罐15之间的针阀Ⅲ12，待压力平衡后为采集瓦斯吸附平衡后压力p′1为0.21MPa，瓦斯吸附平衡后温度T1′为30℃，根据公式(3)和公式(4)计算出煤样内吸附瓦斯量Q吸附量为4.14ml/g，游离瓦斯量Q游离量为1.05ml/g；
⑨关闭参比罐10和一体化吸附/解吸/破碎罐15之间的针阀Ⅲ12，打开针阀Ⅳ16，使用气体解吸仪18测定煤样瓦斯解吸量，整个解吸过程持续3600s，解吸曲线如图2所示。解吸测定完成后，减去煤样内的游离瓦斯量，即得到吸附瓦斯的解吸曲线，如图3所示，解吸量Q2为1.52ml/g；
⑩启动一体化吸附/解吸/破碎罐15的气动破碎马达，进而带动刀片破碎其中的煤样，继续使用气体解吸仪18计量粉碎后的残余瓦斯解吸量Q3为1.8ml/g。利用工业分析仪等设备测得煤样的Langmuir吸附常数a为7.98ml/g，煤样的Langmuir吸附常数b为0.48MPa-1，煤样的灰分Ad为8.39％，煤样的水分Mad为0.84％，煤样的孔隙率π为3.2％，煤样的容重γ为1.76t/m3。利用公式(5)计算煤样粉碎后的不可解吸瓦斯量Q不可解吸量为0.26ml/g；
Figure BDA0003136171970000101
得到煤样吸附瓦斯的解吸曲线后，通过舍弃时间为300s内的初始解吸数据来模拟钻孔取样过程中暴露时间为300s及其瓦斯损失量Q1为0.68ml/g，然后基于300s-3600s之间的瓦斯解吸数据和曲线使用
Figure BDA0003136171970000102
反演模型计算瓦斯损失量Q′1为0.21ml/g；
Figure BDA0003136171970000103
根据公式(6)得到实验系统直接测定的瓦斯含量值为3.79ml/g，根据公式(7)计算得到的钻孔瓦斯损失量误差ε损失量为69.12％，根据公式(8)计算得到的煤层瓦斯含量误差ε含量为8.45％，用来表示不同反演模型对真实损失量的计算误差。

Claims (3)

1.一种标定煤层瓦斯含量测定误差实验系统的实验方法，所述实验系统为：氦气源(1)通过减压阀Ⅰ(2)连接到三通接头Ⅰ(5)的第一进口，瓦斯气源(3)通过减压阀Ⅱ(4)连接到三通接头Ⅰ(5)的第二进口，三通接头Ⅰ(5)的出口连接三通接头Ⅱ(6)的进口，三通接头Ⅱ(6)的第一出口通过针阀Ⅰ(7)连接真空泵(8)，三通接头Ⅱ(6)的第二出口通过针阀Ⅱ(9)连接参比罐(10)的进口，参比罐(10)的出口通过针阀Ⅲ(12)连接三通接头Ⅲ(14)的进口，三通接头Ⅲ(14)的第一出口通过针阀Ⅳ(16)连接气体解吸仪(18)，三通接头Ⅲ(14)的第二出口连接一体化吸附解吸破碎罐(15)；参比罐(10)的顶部连接有压力传感器(11)，压力传感器(11)的数据通过数据线传输至数据采集仪(13)；参比罐(10)、针阀Ⅲ(12)、压力传感器(11)、三通接头Ⅲ(14)、一体化吸附解吸破碎罐(15)均安设在可调温式恒温箱(17)中；
其特征在于，该实验系统的实验方法包括以下步骤：
①将煤样粉碎后筛分选取所需粒径，置于真空干燥箱中，在60-80℃抽真空干燥24-48h；
②关闭针阀Ⅰ(7)、针阀Ⅳ(16)、减压阀Ⅱ(4)，打开减压阀Ⅰ(2)、针阀Ⅱ(9)、针阀Ⅲ(12)，向系统内充入氦气，数据采集仪(13)采集压力传感器(11)的压力数据，压力在6h后保持不变，系统气密性良好；
③将干燥后的煤样称重并装入一体化吸附解吸破碎罐(15)，设置可调温式恒温箱(17)温度，使参比罐(10)和一体化吸附解吸破碎罐(15)的温度稳定；
④关闭减压阀Ⅰ(2)，打开针阀Ⅰ(7)，启动真空泵(8)，在恒温条件下对一体化吸附解吸破碎罐(15)内的煤样进行真空脱气大于等于12h，采集一组压力和温度，记为一体化吸附解吸破碎罐初始压力p3、一体化吸附解吸破碎罐初始温度T3；
⑤关闭针阀Ⅰ(7)、针阀Ⅲ(12)，打开减压阀Ⅰ(2)、针阀Ⅱ(9)，向参比罐(10)充入氦气，然后关闭减压阀Ⅰ(2)、针阀Ⅱ(9)，待压力稳定后采集一组参比罐(10)压力、温度，记为参比罐初始压力p2、参比罐初始温度T2，随后打开参比罐(10)和一体化吸附解吸破碎罐(15)之间的针阀Ⅲ(12)，待压力平衡后采集一组压力、温度，记为平衡后压力p1、平衡后温度T1，计算出煤样的体积Vs和一体化吸附解吸破碎罐(15)内的自由空间体积Vf；
⑥重复步骤⑤，一体化吸附解吸破碎罐(15)内自由空间体积重复测定至少3次，其中两次测量结果之间的差值小于等于0.1ml；
⑦重复步骤④，对系统内的氦气进行真空脱气，采集一组压力、温度，记为真空脱气后一体化吸附解吸破碎罐的初始压力p′3、真空脱气后一体化吸附解吸破碎罐的初始温度T′3；
⑧关闭针阀Ⅰ(7)、针阀Ⅲ(12)、减压阀Ⅰ(2)、针阀Ⅳ(16)，打开减压阀Ⅱ(4)、针阀Ⅱ(9)，向参比罐(10)充入瓦斯气体，然后关闭减压阀Ⅱ(4)、针阀Ⅱ(9)，待压力稳定后采集一组参比罐(10)内的压力、温度，记为参比罐内瓦斯气体初始压力p′2、参比罐内瓦斯气体初始温度T′2，随后打开参比罐(10)和一体化吸附解吸破碎罐(15)之间的针阀Ⅲ(12)，待瓦斯吸附平衡后采集一组压力、温度，记为瓦斯吸附平衡后压力p′1、瓦斯吸附平衡后温度T1′，分别计算出煤样内的吸附瓦斯量Q吸附量和游离瓦斯量Q游离量；
⑨关闭参比罐(10)和一体化吸附解吸破碎罐(15)之间的针阀Ⅲ(12)，打开针阀Ⅳ(16)，使用气体解吸仪(18)测定煤样的瓦斯解吸量，解吸过程持续时间为1-2h，得到解吸曲线后，减去煤样内的游离瓦斯量Q游离量，即得到不包含游离瓦斯的解吸量Q2和吸附瓦斯的解吸曲线；
⑩启动一体化吸附解吸破碎罐(15)的气动破碎马达，粉碎其中的煤样，继续使用气体解吸仪(18)计量残余瓦斯解吸量Q3，随后利用不可解吸瓦斯量的计算公式计算出煤样粉碎后的不可解吸瓦斯量Q不可解吸量；
Figure FDA0003582360660000021
得到煤样吸附瓦斯的解吸曲线后，通过舍弃不同时长的初始解吸数据来模拟钻孔取样过程中煤样不同的暴露时间及其瓦斯损失量Q实验损失量，然后基于舍弃后剩余的瓦斯解吸数据和曲线使用损失量反演模型计算瓦斯损失量Q′1；
Figure FDA0003582360660000022
得到实验系统直接测定的瓦斯含量Q实验含量值后，标定钻孔瓦斯损失量反演模型的计算误差ε损失量以及标定煤层瓦斯含量测定误差ε含量；
步骤⑤中所述的计算煤样的体积Vs，计算公式如下：
Figure FDA0003582360660000023
式中：V1——系统总体积；
V2——参比罐体积；
V3——一体化吸附解吸破碎罐体积；
Z1——平衡条件下气体的压缩因子；
Z2——参比罐初始气体的压缩因子；
Z3——一体化吸附解吸破碎罐初始气体的压缩因子；
步骤⑤中所述的计算一体化吸附解吸破碎罐内自由空间体积Vf，计算公式如下：
Vf＝V3-Vs (2)；
步骤⑧中所述的计算煤样吸附瓦斯量Q吸附量，计算公式如下：
Figure FDA0003582360660000031
式中：G——煤样质量；
R——摩尔气体常数，
步骤⑧中所述的计算煤样游离瓦斯量Q游离量，计算公式如下：
Figure FDA0003582360660000032
步骤⑩中所述的计算煤样粉碎后的不可解吸瓦斯量Q不可解吸量，计算公式如下：
Figure FDA0003582360660000033
式中：a——煤样Langmuir吸附常数；
b——煤样Langmuir吸附常数；
Ad——煤样的灰分；
Mad——煤样的水分；
π——煤样的孔隙率；
γ——煤样的容重；
步骤
Figure FDA0003582360660000041
中所述的标定钻孔瓦斯损失量反演模型的计算误差ε损失量，计算公式如下：
Figure FDA0003582360660000042
步骤
Figure FDA0003582360660000043
中所述的标定煤层瓦斯含量测定误差ε含量，计算公式如下：
Figure FDA0003582360660000044
2.根据权利要求1所述的一种标定煤层瓦斯含量测定误差实验系统的实验方法，其特征在于，步骤
Figure FDA0003582360660000045
中所述的损失量反演模型包括
Figure FDA0003582360660000046
模型、负指数模型、幂函数模型、Langmuir模型。
3.根据权利要求1所述的一种标定煤层瓦斯含量测定误差实验系统的实验方法，其特征在于，步骤
Figure FDA0003582360660000047
中所述的得到实验系统直接测定的瓦斯含量值Q实验含量，计算公式如下：
Q实验含量＝Q1′+Q2+Q3+Q不可解吸量 (6)。
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