一种适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试的实验方法与流程

本发明涉及一种适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试的实验方法。

背景技术：

煤与瓦斯相互作用机理是瓦斯灾害防治领域研究的基础科学问题，研究煤与瓦斯相互作用机理不但对矿井煤岩瓦斯动力灾害机理研究有指导作用,同时也对煤层气的抽采提供重要的理论支撑。

目前，煤层气开采主要是在煤层开采前或开采过程中利用各种钻孔（地面钻孔、本煤层钻孔、顶底板穿层钻孔、邻近层穿层钻孔、采空区钻孔等）对煤层气进行抽采，必要时还要辅以水力或爆破等措施增加煤层透气性，提高煤层气抽采量。在地质条件复杂的矿区，虽然煤层气含量较高，但渗透性低，抽采困难，需要施工许多岩巷和钻孔工程，花费大量的财力、物力和时间，造成煤矿采掘接替困难，大大增加了生产成本。

煤层气大部分以物理吸附状态存在于煤层中，低渗透煤层气开采困难主要是煤层气解吸和渗流困难，因此人为增加煤层透气性是当前煤层气开采的主要方法。另一方面，煤体环境温度升高，气体热焓增加，也会提高煤层气的解吸量，这在其他吸附现象中也普遍存在，在一定条件下温度对吸附/解吸甚至起着决定性作用。如果促使煤体升温会促使煤层气解吸，在煤层中渗流扩散也会驱动煤层气流动，引起煤层气解吸、渗流、煤体热量传递等一系的变化，进而影响到煤层气的开采。但对注热过程中营造出高温高压环境下煤体的吸附解吸规律还不清楚，特别是对于在高温高压环境下煤体的吸附解吸过程中煤体变形情况，需要深入开展实验和理论研究。因此针对以上情况，如何研究高温高压环境下煤体的吸附解吸过程中煤体变形情况，成为煤层瓦斯抽采技术领域亟需研究的技术问题。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种能够研究高温高压环境下煤体的吸附解吸过程中煤体变形情况的适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试的实验方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试的实验方法，该实验方法使用适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试装置进行，适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试装置包括抽真空系统、注气系统、吸附解吸变形测试系统和气体计量系统；

抽真空系统包括真空泵和真空容器，真空泵的进气口通过第一气管与真空容器的出气口连接，第一气管上设有第一截止阀，真空容器的进气口连接有第二气管，第二气管上沿气流方向依次设有气球和第二截止阀，气球通过第三气管与第二气管连接，第三气管上设有第三截止阀，真空容器上设有真空表；

注气系统包括甲烷气罐和高压氦气罐，甲烷气罐通过第四气管与吸附解吸变形测试系统的进气端连接，第四气管上沿气流方向依次设有高压表、第一减压阀、低压表、增压泵、第四截止阀、单向阀、调压阀、第五截止阀和第六截止阀，高压氦气罐通过高压管与第四气管连接，高压管与第四气管的连接处位于第四截止阀与单向阀之间，高压管上设有第七截止阀；

气体计量系统包括数据采集控制电脑、电子天平、恒温水罐和水箱，水箱位于恒温水罐内，恒温水罐连接有注水管，注水管上设有第九截止阀，水箱上设有第一压力表和第一温度传感器，水箱通过第六气管与吸附解吸变形测试系统的出气端连接，第六气管上沿气流方向依次设有第二压力表、第二减压阀、第十截止阀、制冷器、干燥器和第十一截止阀，水箱的底部连接有出水管，出水管上设有第十二截止阀，出水管的出水口位于电子天平的上方；数据采集控制电脑通过数据线分别与第一压力表、第二压力表、第一温度传感器和电子天平连接；

吸附解吸变形测试系统包括电阻应变仪和密封恒温箱，密封恒温箱内设有吸附解吸罐和平衡釜,吸附解吸罐包括罐体和罐盖，罐盖通过紧固螺栓连接在罐体的顶部，罐盖与罐体之间的连接处设有耐高温密封环，罐盖上设有第三压力表和第二温度传感器，罐体上设有四个安装孔，每个安装孔内均设有一个空心螺栓，空心螺栓与安装孔内壁之间设有耐高温密封圈，四个空心螺栓分别为进气接头、出气接头、导线接头和备用接头，罐体内设有耐高温电阻应变片；电阻应变仪通过穿设在导线接头内的数据线与耐高温电阻应变片连接；甲烷气罐通过第四气管与平衡釜连接，平衡釜上设有第四压力表和第三温度传感器；吸附解吸罐的进气接头通过第五气管与第四气管连接，第五气管与第四气管的连接处位于第五截止阀和第六截止阀之间；第五气管上设有第八截止阀；吸附解吸罐的出气接头通过第六气管与气体计量系统连接；第三压力表、第四压力表、第二温度传感器、第三温度传感器和电阻应变仪分别通过数据线与数据采集控制电脑连接；

适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试的实验方法，包括以下步骤：

（1）、测量计算平衡釜的体积v釜和吸附解吸罐的体积v罐；

（2）、安装煤样：将从煤层取出的原煤按照罐体的容积制作成长方体或圆柱体的煤样，并将耐高温电阻应变片安装在煤样的表面，接着将煤样放置于罐体内，将耐高温应变片的数据线从导线接头处引出后与电阻应变仪连接；

（3）、测量吸附解吸罐内的自由体积v自；

（4）、进行甲烷等温定容煤样吸附解吸变形测试；

（5）、进行甲烷变温定压煤样吸附解吸变形测试；

（6）、进行甲烷变温定容煤样吸附解吸变形测试。

步骤（1）中测量平衡釜及吸附解吸罐体积的方法，包括以下步骤：

（1-1）、关闭密封恒温箱以及所有的阀门，然后依次打开第六截止阀、第八截止阀、第一截止阀和第二截止阀，启动真空泵对平衡釜和吸附解吸罐进行抽真空至真空度值到4pa以下，维持30min后关闭第六截止阀、第八截止阀、第一截止阀和第二截止阀；

（1-2）、打开高压氦气罐以及第七截止阀，高压氦气罐内的氦气经高压管进入第四气管，经调压阀调节使得第四气管内的氦气压力为0.5mpa后，打开第五截止阀和第六截止阀，第四气管内的氦气冲入平衡釜内，待平衡釜内的温度和压力稳定后，记录第四压力表上显示的值p1釜；接着关闭第六截止阀并打开第八截止阀，第四气管内的氦气冲入吸附解吸罐内，待吸附解吸罐内温度和压力稳定后，记录第三压力表上显示的值p1罐，关闭高压氦气罐、第七截止阀、第五截止阀和第八截止阀，停止充气作业；

（1-3）、打开第六截止阀和第八截止阀，待平衡釜与吸附解吸罐内压力稳定后，记录第三压力表上显示的值p1平，打开第三截止阀，平衡釜以及吸附解吸罐内的氦气经第二气管和第三气管进入气球内，待气球不再膨胀时关闭第三截止阀；

（1-4）、打开吸附解吸罐的罐盖，放入体积已知v标的实心标准件，重新将罐盖密封安装在罐体上，重复步骤（1-1）-（1-3），并记录步骤（1-2）中第四压力表上显示的值p2釜、第三压力表上显示的值p2罐以及步骤（1-3）中平衡后第三压力表上显示的值p2平；

（1-5）、根据以下方程组计算平衡釜v釜以及吸附解吸罐v罐的体积，即：

重复步骤（1-1）-（1-5）五次，求取v釜和v罐的平均值。

步骤（3）中测量吸附解吸罐内的自由体积v自的方法，包括以下步骤：

（3-1）、通过步骤（1-1）对平衡釜和吸附解吸罐进行抽真空处理；

（3-2）、打开高压氦气罐以及第七截止阀，高压氦气罐内的氦气经高压管进入第四气管，经调压阀调节使得第四气管内的氦气压力为0.5mpa后，打开第五截止阀和第六截止阀，第四气管内的氦气冲入平衡釜内，待平衡釜内的温度和压力稳定后，记录第四压力表上显示的值p1；接着关闭高压氦气罐、第七截止阀和第五截止阀，打开第八截止阀，平衡釜内的氦气经第五气管冲入吸附解吸罐内，待吸附解吸罐内温度和压力稳定后，记录第三压力表上显示的值p2；

（3-3）、根据波义耳定律计算吸附解吸罐内的自由体积：

式中v自为吸附解吸罐内的自由体积，单位cm³；p1为平衡釜中氦气的初始压力；p2为平衡釜中氦气的剩余压力；v釜为平衡釜的体积，单位cm³。

步骤（4）中进行甲烷等温定容煤样吸附解吸变形测试的方法，包括以下步骤：

（4-1）、通过步骤（1-1）对平衡釜和吸附解吸罐进行抽真空处理；

（4-2）、打开甲烷气罐以及第四气管上的第一减压阀、增压泵、第四截止阀和调压阀，经调压阀调节后使得第四气管内的甲烷压力恒定，且第四气管内的甲烷压力值在1.0mpa~16mpa内，之后打开第五截止阀和第六截止阀，使得甲烷进入平衡釜内，当平衡釜内的压力稳定后，关闭甲烷气罐、第一减压阀、增压泵、第四截止阀、调压阀、第五截止阀和第六截止阀，停止充气作业，然后记录此时平衡釜上第四压力表上显示的值p3；

（4-3）、打开电阻应变仪并进行调零工作，接着打开第六截止阀和第八截止阀，平衡釜开始通过第五气管向吸附解析罐内通入甲烷气体，耐高温电阻应变片采集数据并传输给电阻应变仪，电阻应变仪将采集的数据再传输给数据采集控制电脑，数据采集控制电脑记录整个过程中数据的变化，待吸附平衡后，记录此时吸附解吸罐上第三压力表上的压力值p4，根据以下方程式计算煤样瓦斯吸附量

式中q吸为煤样瓦斯吸附量（stp）,单位为cm³；z为气体压缩因子；r为气体常数；t为标况温度；

（4-4）、关闭第六截止阀和第八截止阀，调节密封恒温箱内的温度为吸附实验温度，接着打开第二减压阀、第十截止阀、第十一截止阀和第十二截止阀，吸附解吸罐内的解吸气体通过第六气管并经制冷器和干燥器降温干燥后进入水箱，开始煤样解吸，解吸气体通过第六气管进入盛满水的水箱并将水箱内的水压出，压出的水经出水管排至电子天平上，每隔1-3min记录电子天平的示数，并记录此时吸附实验温度、大气压以供校正使用，待解吸到电子天平上的示数每分钟0.2㎎变化时停止；

（4-5）、调节改变平衡釜内的压力值，重复步骤（4-1）-（4-4）进行实验,最终得到等稳定容煤样在不同气体压力下的吸附解吸量以及吸附解吸过程中煤样的应变数据。

步骤（5）中进行甲烷变温定压煤样吸附解吸变形测试的方法，包括以下步骤：

（5-1）、调节密封恒温箱的温度为t1，此为吸附实验温度，通过步骤（1-1）对平衡釜和吸附解吸罐进行抽真空处理；

（5-2）、打开甲烷气罐以及第四气管上的第一减压阀、增压泵、第四截止阀和调压阀，经调压阀调节后使得第四气管内的甲烷压力恒定，且第四气管内的甲烷压力值在1mpa~2mpa内，之后打开第五截止阀和第六截止阀，使得甲烷进入平衡釜内，当平衡釜内的压力稳定后，关闭甲烷气罐、第一减压阀、增压泵、第四截止阀、调压阀、第五截止阀和第六截止阀，停止充气作业，然后记录此时平衡釜上第四压力表上显示的值p5；

（5-3）、打开电阻应变仪并进行调零工作，接着打开第六截止阀和第八截止阀，平衡釜开始通过第五气管向吸附解析罐内通入甲烷气体，耐高温电阻应变片采集数据并传输给电阻应变仪，电阻应变仪将采集的数据再传输给数据采集控制电脑，数据采集控制电脑记录整个过程中数据的变化，保持第五气管内的甲烷气体压力为p6，在1h内当吸附解吸罐内的压力变化不超过0.02mpa时，认为达到吸附平衡，记录此时平衡釜上第四压力表上的压力值p7，根据以下方程式计算煤样瓦斯吸附量

式中q吸为煤样瓦斯吸附量（stp）,单位为cm³；z为气体压缩因子；r为气体常数；t为标况温度；

（5-4）、关闭第六截止阀和第八截止阀，调节水箱内的温度为吸附实验温度，接着打开第六气管上的第二减压阀、第十截止阀和第十一截止阀，吸附解吸罐内的解吸气体通过第六气管并经制冷器和干燥器降温干燥后进入水箱，开始煤样解吸，解吸气体通过第六气管进入盛满水的水箱并将水箱内的水压出，压出的水经出水管排至电子天平上，每隔1-3min记录电子天平的示数，并记录此时吸附实验温度、大气压以供校正使用，待解吸到电子天平上的示数每分钟0.2㎎变化时停止；

（5-5）、不断提升改变密封恒温箱的温度直到150℃为止，重复步骤（5-1）-（5-4）进行实验，最终得到煤样在变温定压下吸附解吸量以及吸附解吸过程中煤样的应变数据。

步骤（6）中进行甲烷变温定容煤样吸附解吸变形测试的方法，包括以下步骤：

（6-1）、调节密封恒温箱的温度为t2，此为吸附实验温度，重复步骤（4），待吸附解吸罐内的煤样达到吸附平衡，读取此时平衡釜上第四压力表的示数p8，关闭第八截止阀；

（6-2）、调节密封恒温箱的温度为t3，重复步骤（4），在温度变化过程中，保持吸附解吸罐内的气体总量不发生变化，待吸附解吸罐内的煤样达到吸附平衡，读取此时平衡釜上第四压力表的示数p9，关闭第八截止阀；

（6-3）、计算煤样吸附量

式中，q吸为煤样瓦斯吸附量（stp）,单位为cm³；z为气体压缩因子；r为气体常数；t2、t3为第一次吸附平衡和第二次吸附平衡的温度，单位为℃；

（6-4）、关闭第六截止阀和第八截止阀，调节水箱内的温度为吸附实验温度，接着打开第六气管上的第二减压阀、第十截止阀和第十一截止阀，吸附解吸罐内的解吸气体通过第六气管并经制冷器和干燥器降温干燥后进入水箱，开始煤样解吸，解吸气体通过第六气管进入盛满水的水箱并将水箱内的水压出，压出的水经出水管排至电子天平上，每隔1-3min记录电子天平的示数，并记录此时吸附实验温度、大气压以供校正使用，待解吸到电子天平上的示数每分钟0.2㎎变化时停止；

（6-5）、不断提升改变密封恒温箱的温度直到150℃为止，重复步骤（6-1）-（6-4）进行实验，最终得到煤样在变温定容下的吸附解吸量以及吸附解吸过程中煤样的应变数据。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：本发明实验通过抽真空系统、注气系统、吸附解吸变形测试系统、气体计量系统之间的衔接和配合，抽真空系统是把管道和各个设备内的空气排出；吸附解吸变形测试系统主要是放置平衡釜和吸附解吸罐，保持密封恒温箱内装置保持某一恒定温度（0~150℃）；注气系统是人为的注入一定压力的瓦斯气体储存在平衡釜中，然后经过平衡釜向吸附解吸罐里注入指定压力的甲烷气体，让煤样充分吸收后，开始逐渐提升温度，煤样上设耐高温应变片，引出导线连接外面的应变仪，从而研究高温高压下煤体吸附解吸过程中变形规律；计量系统是从吸附解吸变形测试系统流出的气体经过冷却后，出气口的甲烷经过干燥后，经过恒温水箱利用排水法，直接排出等体积水，另外可以利用数据线传输到数据采集控制电脑上，记录气体进口和出口的压力表读数、温度传感器示数、平衡釜的压力表示数、高精度电子天平的示数的示数，进而计算出煤体吸附解吸瓦斯体积；通过煤样上耐高温应变片及外接的电阻应变仪采集到的数据，总结归纳出煤体在高温高压下吸附解吸过程中变形规律；能够为瓦斯抽放的设计和优化以及煤层气的开采提供理论参考。

综上所述，本发明便于操作、工作量小、测量快速准确、实验性能高，为煤层气抽采过程中的吸附解吸体积变形提供了实验和理论研究。

附图说明

图1是本发明中适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试装置的结构示意图；

图2是吸附解吸罐的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的一种适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试装置，包括抽真空系统ⅰ、注气系统ⅱ、吸附解吸变形测试系统ⅲ和气体计量系统ⅳ；

抽真空系统ⅰ包括真空泵1和真空容器2，真空泵1的进气口通过第一气管3与真空容器2的出气口连接，第一气管3上设有第一截止阀4，真空容器2的进气口连接有第二气管5，第二气管5上沿气流方向依次设有气球6和第二截止阀7，气球6通过第三气管8与第二气管5连接，第三气管8上设有第三截止阀9，真空容器2上设有真空表10；

注气系统ⅱ包括甲烷气罐11和高压氦气罐12，甲烷气罐11通过第四气管13与吸附解吸变形测试系统ⅲ的进气端连接，第四气管13上沿气流方向依次设有高压表14、第一减压阀15、低压表16、增压泵17、第四截止阀18、单向阀19、调压阀20、第五截止阀21和第六截止阀22，高压氦气罐12通过高压管23与第四气管13连接，高压管23与第四气管13的连接处位于第四截止阀18与单向阀19之间，高压管23上设有第七截止阀24；

气体计量系统ⅳ包括数据采集控制电脑25、电子天平26、恒温水罐27和水箱28，水箱28位于恒温水罐27内，恒温水罐27连接有注水管29，注水管29上设有第九截止阀30，水箱28上设有第一压力表31和第一温度传感器32，水箱28通过第六气管33与吸附解吸变形测试系统ⅲ的出气端连接，第六气管33上沿气流方向依次设有第二压力表34、第二减压阀35、第十截止阀36、制冷器37、干燥器38和第十一截止阀39，水箱28的底部连接有出水管40，出水管40上设有第十二截止阀41，出水管40的出水口位于电子天平26的上方；数据采集控制电脑25通过数据线分别与第一压力表31、第二压力表34、第一温度传感器32和电子天平26连接。

吸附解吸变形测试系统ⅲ包括电阻应变仪42和密封恒温箱43，密封恒温箱43内设有吸附解吸罐44和平衡釜45,吸附解吸罐44包括罐体46和罐盖47，罐盖47通过紧固螺栓48连接在罐体46的顶部，罐盖47与罐体46之间的连接处设有耐高温密封环49，罐盖47上设有第三压力表50和第二温度传感器51，罐体46上设有四个安装孔，每个安装孔内均设有一个空心螺栓，空心螺栓与安装孔内壁之间设有耐高温密封圈52，四个空心螺栓分别为进气接头53、出气接头54、导线接头55和备用接头56，罐体46内设有耐高温电阻应变片57；电阻应变仪42通过穿设在导线接头55内的数据线与耐高温电阻应变片57连接；甲烷气罐11通过第四气管13与平衡釜45连接，平衡釜45上设有第四压力表58和第三温度传感器59；吸附解吸罐44的进气接头53通过第五气管60与第四气管13连接，第五气管60与第四气管13的连接处位于第五截止阀21和第六截止阀22之间；第五气管60上设有第八截止阀61；吸附解吸罐44的出气接头54通过第六气管33与气体计量系统ⅳ连接；第三压力表50、第四压力表58、第二温度传感器51、第三温度传感器59和电阻应变仪42分别通过数据线与数据采集控制电脑25连接。

一种适用于高温高压下煤体吸附解吸变形测试的实验方法，包括以下步骤：

（1）、测量计算平衡釜45的体积v釜和吸附解吸罐44的体积v罐；

（2）、安装煤样：将从煤层取出的原煤按照罐体46的容积制作成长方体或圆柱体的煤样，并将耐高温电阻应变片57安装在煤样的表面，接着将煤样放置于罐体46内，将耐高温应变片的数据线从导线接头55处引出后与电阻应变仪42连接；

（3）、测量吸附解吸罐44内的自由体积v自；

（4）、进行甲烷等温定容煤样吸附解吸变形测试；

（5）、进行甲烷变温定压煤样吸附解吸变形测试；

（6）、进行甲烷变温定容煤样吸附解吸变形测试；

步骤（1）中测量平衡釜45及吸附解吸罐44体积的方法，包括以下步骤：

（1-1）、关闭密封恒温箱43以及所有的阀门，然后依次打开第六截止阀22、第八截止阀61、第一截止阀4和第二截止阀7，启动真空泵1对平衡釜45和吸附解吸罐44进行抽真空至真空度值到4pa以下，维持30min后关闭第六截止阀22、第八截止阀61、第一截止阀4和第二截止阀7；

（1-2）、打开高压氦气罐12以及第七截止阀24，高压氦气罐12内的氦气经高压管23进入第四气管13，经调压阀20调节使得第四气管13内的氦气压力为0.5mpa后，打开第五截止阀21和第六截止阀22，第四气管13内的氦气冲入平衡釜45内，待平衡釜45内的温度和压力稳定后，记录第四压力表58上显示的值p1釜；接着关闭第六截止阀22并打开第八截止阀61，第四气管13内的氦气冲入吸附解吸罐44内，待吸附解吸罐44内温度和压力稳定后，记录第三压力表50上显示的值p1罐，关闭高压氦气罐12、第七截止阀24、第五截止阀21和第八截止阀61，停止充气作业；

（1-3）、打开第六截止阀22和第八截止阀61，待平衡釜45与吸附解吸罐44内压力稳定后，记录第三压力表50上显示的值p1平，打开第三截止阀9，平衡釜45以及吸附解吸罐44内的氦气经第二气管5和第三气管8进入气球6内，待气球6不再膨胀时关闭第三截止阀9；

（1-4）、打开吸附解吸罐44的罐盖47，放入体积已知v标的实心标准件，重新将罐盖47密封安装在罐体46上，重复步骤（1-1）-（1-3），并记录步骤（1-2）中第四压力表58上显示的值p2釜、第三压力表50上显示的值p2罐以及步骤（1-3）中平衡后第三压力表50上显示的值p2平；

（1-5）、根据以下方程组计算平衡釜45v釜以及吸附解吸罐44v罐的体积，即：

重复步骤（1-1）-（1-5）五次，求取v釜和v罐的平均值。

步骤（3）中测量吸附解吸罐44内的自由体积v自的方法，包括以下步骤：

（3-1）、通过步骤（1-1）对平衡釜45和吸附解吸罐44进行抽真空处理；

（3-2）、打开高压氦气罐12以及第七截止阀24，高压氦气罐12内的氦气经高压管23进入第四气管13，经调压阀20调节使得第四气管13内的氦气压力为0.5mpa后，打开第五截止阀21和第六截止阀22，第四气管13内的氦气冲入平衡釜45内，待平衡釜45内的温度和压力稳定后，记录第四压力表58上显示的值p1；接着关闭高压氦气罐12、第七截止阀24和第五截止阀21，打开第八截止阀61，平衡釜45内的氦气经第五气管60冲入吸附解吸罐44内，待吸附解吸罐44内温度和压力稳定后，记录第三压力表50上显示的值p2；

（3-3）、根据波义耳定律计算吸附解吸罐44内的自由体积：

式中v自为吸附解吸罐44内的自由体积，单位cm³；p1为平衡釜45中氦气的初始压力；p2为平衡釜45中氦气的剩余压力；v釜为平衡釜45的体积，单位cm³。

步骤（4）中进行甲烷等温定容煤样吸附解吸变形测试的方法，包括以下步骤：

（4-1）、通过步骤（1-1）对平衡釜45和吸附解吸罐44进行抽真空处理；

（4-2）、打开甲烷气罐11以及第四气管13上的第一减压阀15、增压泵17、第四截止阀18和调压阀20，经调压阀20调节后使得第四气管13内的甲烷压力恒定，且第四气管13内的甲烷压力值在1.0mpa~16mpa内，之后打开第五截止阀21和第六截止阀22，使得甲烷进入平衡釜45内，当平衡釜45内的压力稳定后，关闭甲烷气罐11、第一减压阀15、增压泵17、第四截止阀18、调压阀20、第五截止阀21和第六截止阀22，停止充气作业，然后记录此时平衡釜45上第四压力表58上显示的值p3；

（4-3）、打开电阻应变仪42并进行调零工作，接着打开第六截止阀22和第八截止阀61，平衡釜45开始通过第五气管60向吸附解析罐内通入甲烷气体，耐高温电阻应变片57采集数据并传输给电阻应变仪42，电阻应变仪42将采集的数据再传输给数据采集控制电脑25，数据采集控制电脑25记录整个过程中数据的变化，待吸附平衡后，记录此时吸附解吸罐44上第三压力表50上的压力值p4，根据以下方程式计算煤样瓦斯吸附量

式中q吸为煤样瓦斯吸附量（stp）,单位为cm³；z为气体压缩因子；r为气体常数；t为标况温度；

（4-4）、关闭第六截止阀22和第八截止阀61，调节密封恒温箱43内的温度为吸附实验温度，接着打开第二减压阀35、第十截止阀36、第十一截止阀39和第十二截止阀41，吸附解吸罐44内的解吸气体通过第六气管33并经制冷器37和干燥器38降温干燥后进入水箱28，开始煤样解吸，解吸气体通过第六气管33进入盛满水的水箱28并将水箱28内的水压出，压出的水经出水管40排至电子天平26上，每隔1-3min记录电子天平26的示数，并记录此时吸附实验温度、大气压以供校正使用，待解吸到电子天平26上的示数每分钟0.2㎎变化时停止；

（4-5）、调节改变平衡釜45内的压力值，重复步骤（4-1）-（4-4）进行实验,最终得到等稳定容煤样在不同气体压力下的吸附解吸量以及吸附解吸过程中煤样的应变数据。

步骤（5）中进行甲烷变温定压煤样吸附解吸变形测试的方法，包括以下步骤：

（5-1）、调节密封恒温箱43的温度为t1，此为吸附实验温度，通过步骤（1-1）对平衡釜45和吸附解吸罐44进行抽真空处理；

（5-2）、打开甲烷气罐11以及第四气管13上的第一减压阀15、增压泵17、第四截止阀18和调压阀20，经调压阀20调节后使得第四气管13内的甲烷压力恒定，且第四气管13内的甲烷压力值在1mpa~2mpa内，之后打开第五截止阀21和第六截止阀22，使得甲烷进入平衡釜45内，当平衡釜45内的压力稳定后，关闭甲烷气罐11、第一减压阀15、增压泵17、第四截止阀18、调压阀20、第五截止阀21和第六截止阀22，停止充气作业，然后记录此时平衡釜45上第四压力表58上显示的值p5；

（5-3）、打开电阻应变仪42并进行调零工作，接着打开第六截止阀22和第八截止阀61，平衡釜45开始通过第五气管60向吸附解析罐内通入甲烷气体，耐高温电阻应变片57采集数据并传输给电阻应变仪42，电阻应变仪42将采集的数据再传输给数据采集控制电脑25，数据采集控制电脑25记录整个过程中数据的变化，保持第五气管60内的甲烷气体压力为p6，在1h内当吸附解吸罐44内的压力变化不超过0.02mpa时，认为达到吸附平衡，记录此时平衡釜45上第四压力表58上的压力值p7，根据以下方程式计算煤样瓦斯吸附量

式中q吸为煤样瓦斯吸附量（stp）,单位为cm³；z为气体压缩因子；r为气体常数；t为标况温度；

（5-4）、关闭第六截止阀22和第八截止阀61，调节水箱28内的温度为吸附实验温度，接着打开第六气管33上的第二减压阀35、第十截止阀36和第十一截止阀39，吸附解吸罐44内的解吸气体通过第六气管33并经制冷器37和干燥器38降温干燥后进入水箱28，开始煤样解吸，解吸气体通过第六气管33进入盛满水的水箱28并将水箱28内的水压出，压出的水经出水管40排至电子天平26上，每隔1-3min记录电子天平26上的示数，并记录此时吸附实验温度、大气压以供校正使用，待解吸到电子天平26上的示数每分钟0.2㎎变化时停止；

（5-5）、不断提升改变密封恒温箱43的温度直到150℃为止，重复步骤（5-1）-（5-4）进行实验，最终得到煤样在变温定压下吸附解吸量以及吸附解吸过程中煤样的应变数据。

步骤（6）中进行甲烷变温定容煤样吸附解吸变形测试的方法，包括以下步骤：

（6-1）、调节密封恒温箱43的温度为t2，此为吸附实验温度，重复步骤（4），待吸附解吸罐44内的煤样达到吸附平衡，读取此时平衡釜45上第四压力表58的示数p8，关闭第八截止阀61；

（6-2）、调节密封恒温箱43的温度为t3，重复步骤（4），在温度变化过程中，保持吸附解吸罐44内的气体总量不发生变化，待吸附解吸罐44内的煤样达到吸附平衡，读取此时平衡釜45上第四压力表58的示数p9，关闭第八截止阀61；

（6-3）、计算煤样吸附量

式中，q吸为煤样瓦斯吸附量（stp）,单位为cm³；z为气体压缩因子；r为气体常数；t2、t3为第一次吸附平衡和第二次吸附平衡的温度，单位为℃；

（6-4）、关闭第六截止阀22和第八截止阀61，调节水箱28内的温度为吸附实验温度，接着打开第六气管33上的第二减压阀35、第十截止阀36和第十一截止阀39，吸附解吸罐44内的解吸气体通过第六气管33并经制冷器37和干燥器38降温干燥后进入水箱28，开始煤样解吸，解吸气体通过第六气管33进入盛满水的水箱28并将水箱28内的水压出，压出的水经出水管40排至电子天平26上，每隔1-3min记录电子天平26的示数，并记录此时吸附实验温度、大气压以供校正使用，待解吸到电子天平26上的示数每分钟0.2㎎变化时停止；

（6-5）、不断提升改变密封恒温箱43的温度直到150℃为止，重复步骤（6-1）-（6-4）进行实验，最终得到煤样在变温定容下的吸附解吸量以及吸附解吸过程中煤样的应变数据。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。