一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置及测试方法

本发明涉及一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置及测试方法。

背景技术：

1、在临界瓦斯压力下，煤钻屑解吸指标的大小取决于不同煤层和不同的煤质特性。一般来说，煤钻屑解吸指标随着煤体的表面积的增加而增大，与煤的质量、储层结构、变质程度、地应力、吸附压力等因素有关。

2、实验和分析，可以发现，在临界瓦斯压力下，煤钻屑解吸指标达到了最大值或很接近最大值。因此，当煤钻屑解吸指标大于一定值时，就表明该煤层存在突出危险，需要采取措施加以防范和处理。

3、传统的煤钻屑解吸指标测试方法需要对样品进行长时间的加压处理，而在实际生产中很难满足这种条件。此外，传统方法还存在操作复杂、损失量大等问题，不能满足快速准确测定煤钻屑解吸指标的需求，因此提出一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置及测试方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置及测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置，包括充气模块、稳压模块、煤样放置模块、气动模块、抽气模块和温度维持模块，

3、充气模块，用于将ch4气体充入稳压模块、煤样放置模块之中；

4、稳压模块，用于控制气体对煤样放置模块输出的压力，包括气缸，所述气缸的上部、下部分别开设有第一缸口、第二缸口，且所述第一缸口、第二缸口分别被装配为用于导出、导入ch4气体；

5、煤样放置模块，用于放置煤样的煤样缸；

6、气动模块，用于控制ch4气体的流动和流量；

7、抽气模块，用于将煤样放置模块之中的ch4气体抽出，确保煤样放置模块内部的真空环境；

8、温度维持模块，用于控制煤样放置模块的温度；

9、所述充气模块经由气动模块、稳压模块与煤样放置模块相连接，所述抽气模块、温度维持模块均与煤样放置模块相连。

10、优选的，所述稳压模块还包括稳定架，所述稳定架为四组支杆，四组所述支杆的中部设置有配重块，所述配重块的下部设置有气缸，且所述气缸的活塞杆与配重块相连。

11、优选的，所述充气模块包括装载有ch4气体的气瓶，所述气瓶的输出端连接有充气阀，且所述充气阀与第二缸口、煤样缸的输入端相连，通过充气阀控制气瓶内部ch4气体的输出。

12、优选的，所述气动模块包括设置于气瓶与充气阀之间的电磁阀，所述电磁阀的通过管路连接有节流阀，

13、其中，电磁阀输入端与气瓶的输出端相连，通过节流阀控制ch4气体的流速和流量。

14、优选的，所述煤样放置模块包括用于放置煤样的煤样缸，所述煤样缸的输入端与气缸的输出端相连接。

15、优选的，所述抽气模块包括与放置煤样煤样缸相连的真空泵，所述真空泵的输出端连接有泵阀，通过泵阀控制真空泵的启闭，将放置煤样煤样缸内部的ch4气体排出，使煤样缸内部形成真空环境。

16、优选的，所述温度维持模块包括恒温箱，所述恒温箱的内部分别设置有第一阀门、第二阀门，分别被装配为用于控制电加热器、压缩机的启停。

17、优选的，所述恒温箱的外侧设置有第三阀门、第四阀门，所述第三阀门、第四阀门分别与第一阀门、第二阀门相连。

18、优选的，还包括保护模块，所述保护模块与充气模块、气动模块、煤样放置模块、抽气模块、稳压模块和温度维持模块相连接，所述保护模块为通大气阀，控制充气模块、气动模块、煤样放置模块、抽气模块、稳压模块和温度维持模块与外界的气体交换。

19、一种临界瓦斯压力下煤钻屑解吸指标的测试方法，包括以下步骤：

20、步骤（a）、将需要进行测试的煤样放入煤样缸中，打开真空泵阀，通过第三缸阀、第四缸阀关闭气动阀门，将煤样缸进行脱气，直至煤样缸之中的气体排出，使煤样缸内部形成真空环境；

21、步骤（b）、关闭真空泵阀，控制电磁阀控制节流阀开启，打开充气阀，将气瓶内部的ch4气体充入气缸之中，带动气缸的活塞杆伸出，将位于稳定架中部的配重块顶起，直至达到气缸的极限高度，此时将气缸的上定位阀断开，停止向气缸内部充气；

22、步骤（c）、打开煤样缸的充气阀，将气缸内部的ch4气体充入装置有煤样的煤样缸中；

23、步骤（d）、当气缸内充置的ch4气体全都充入煤样缸中时，下定位开关断开，气缸停止向煤样缸充气，而后关闭所有阀门；

24、步骤（e）、通过第一缸阀、第二缸阀控制恒温箱内部的电加热器、压缩机运转，使得恒温箱开启，随后将煤样缸放入恒温箱之中，控制温度恒定，随后开始对煤样的钻屑解吸指标进行测试；

25、步骤（f）、待实验完成后，关闭充气阀，打开通大气阀，排出充入的ch4气体，使煤样缸恢复到正常状态。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、本发明能够根据不同矿区、不同煤层、不同矿井突出的临界瓦斯压力条件，确定利用煤钻屑解吸指标预测煤与瓦斯突出危险时的临界值，同时能够

28、预测煤与瓦斯突出危险：通过测定不同条件下煤钻屑解吸指标，可以更准确地预测不同矿区、不同煤层、不同矿井突出的临界瓦斯压力条件下的煤与瓦斯突出危险，以及判断煤层的稳定性和安全性，从而为煤矿生产提供保障。

29、确定临界值：基于煤钻屑解吸指标的测试结果，可以确定煤与瓦斯突出的临界瓦斯压力值，即煤层内瓦斯达到一定压力时会发生煤与瓦斯突出的最小值。这对于煤矿生产过程中的安全监测和控制至关重要。

30、增强煤矿生产效益：了解不同条件下煤钻屑解吸指标的变化趋势，可以帮助煤矿企业进行科学规划和布局，合理调整生产策略，提高煤矿生产效益。

31、综上所述，临界瓦斯压力下煤钻屑解吸指标的测定方法可以提供重要的安全保障和生产效益上的优化，对于煤矿企业的稳定发展具有重要意义。

技术特征：

1.一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置，其特征在于：包括充气模块（1）、稳压模块（2）、煤样放置模块、气动模块（8）、抽气模块（5）和温度维持模块（6），

2.根据权利要求1所述的一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置，其特征在于：所述稳压模块（2）还包括稳定架（203），所述稳定架（203）为四组支杆（2031），四组所述支杆（2031）的中部设置有配重块（202），所述配重块（202）的下部设置有气缸（201），且所述气缸（201）的活塞杆与配重块（202）相连。

3.根据权利要求2所述的一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置，其特征在于：所述充气模块（1）包括装载有ch4气体的气瓶（101），所述气瓶（101）的输出端连接有充气阀（1011），且所述充气阀（1011）与第二缸口（2012）、煤样缸的输入端相连，通过充气阀（1011）控制气瓶（101）内部ch4气体的输出。

4.根据权利要求3所述的一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置，其特征在于：所述气动模块（8）包括设置于气瓶（101）与充气阀（1011）之间的电磁阀（801），所述电磁阀（801）的通过管路连接有节流阀（802），

5.根据权利要求4所述的一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置，其特征在于：所述煤样放置模块包括用于放置煤样的煤样缸，所述煤样缸的输入端与气缸（201）的输出端相连接。

6.根据权利要求5所述的一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置，其特征在于：所述抽气模块（5）包括与放置煤样煤样缸相连的真空泵（501），所述真空泵（501）的输出端连接有泵阀（502），通过泵阀（502）控制真空泵（501）的启闭，将放置煤样煤样缸内部的ch4气体排出，使煤样缸内部形成真空环境。

7.根据权利要求6所述的一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置，其特征在于：所述温度维持模块（6）包括恒温箱（601），所述恒温箱（601）的内部分别设置有第一阀门（6011）、第二阀门（6012），分别被装配为用于控制电加热器、压缩机的启停。

8.根据权利要求7所述的一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置，其特征在于：所述恒温箱（601）的外侧设置有第三阀门（3）、第四阀门（4），所述第三阀门（3）、第四阀门（4）分别与第一阀门（601）、第二阀门（602）相连。

9.根据权利要求8所述的一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置，其特征在于：还包括保护模块（7），所述保护模块（7）与充气模块（1）、气动模块（8）、煤样放置模块、抽气模块（5）、稳压模块（2）和温度维持模块（6）相连接，所述保护模块（7）为通大气阀（701），控制充气模块（1）、气动模块（8）、煤样放置模块、抽气模块（5）、稳压模块（2）和温度维持模块（6）与外界的气体交换。

10.基于权利要求9所述的一种临界瓦斯压力下煤钻屑解吸指标的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种临界瓦斯压力煤钻屑解吸指标的测试装置及测试方法，其测试装置包括充气模块、稳压模块、煤样放置模块、气动模块、抽气模块和温度维持模块，充气模块，用于将CH<subgt;4</subgt;气体充入稳压模块、煤样放置模块之中；稳压模块，用于控制气体对煤样放置模块输出的压力，包括气缸，所述气缸的上部、下部分别开设有第一缸口、第二缸口，且所述第一缸口、第二缸口分别被装配为用于导出、导入CH<subgt;4</subgt;气体。本发明能够根据不同矿区、不同煤层、不同矿井突出的临界瓦斯压力条件，确定利用煤钻屑解吸指标预测煤与瓦斯突出危险时的临界值。

技术研发人员：高坤,余争强,陈晨,于新
受保护的技术使用者：辽宁工程技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14