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原文传递一种基于红外辐射的煤体瓦斯涌出量可视化表征方法

专利名称：	一种基于红外辐射的煤体瓦斯涌出量可视化表征方法
摘要：	本发明公开一种基于红外辐射的煤体瓦斯涌出量可视化表征方法，属于煤矿瓦斯涌出量可视化技术领域。通过采集不同吸附平衡压力下煤体红外测温区瓦斯解吸量与平均红外辐射温度差值生成拟合方程，建立红外测温区平均红外温度差值和红外测温区的瓦斯解吸量之间的关系，通过这个关系利用红外测温区的平均红外温度差值计算红外测温区的瓦斯解吸量。本方法通过煤体红外温度来得到煤体瓦斯解吸量，从而实现煤体瓦斯解吸量，进而实现煤体瓦斯解吸量可视化，而不需要再对煤体瓦斯解吸量进行直接测量，从而简化现有的检测手段。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	李忠辉;田贺;王恩元;殷山;张超林;刘志;李雪丽
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-04T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202310977655.3
公开号：	CN116990188A
代理机构：	南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	李悦声
分类号：	G01N7/02;G01N7/14;G01J5/48;G01F1/00;G;G01;G01N;G01J;G01F;G01N7;G01J5;G01F1;G01N7/02;G01N7/14;G01J5/48;G01F1/00
申请人地址：	221116 江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学
主权项：	1.一种基于红外辐射的煤体瓦斯涌出量可视化表征方法，其特征在于步骤如下：步骤1、进行煤体瓦斯解吸试验：制备煤体，将煤体放入封闭空间抽真空，之后在向装有煤体的封闭空间内注入高压瓦斯达到吸附平衡，之后释放封闭空间中多余的瓦斯气体，利用流量计(22)和和红外热像仪(5)同步记录煤体瓦斯解吸速率数据和红外辐射数据；红外热像仪(5)拍摄到的煤体区域为红外测温区，红外辐射温度数据包括红外测温区中煤体表面的平均红外辐射温度(AIRT)和红外测温区中各像素点的红外辐射温度(IRTi,j)；步骤2、计算红外测温区煤体瓦斯解吸总量；步骤3、根据煤体瓦斯解吸总量，计算煤体红外测温区的瓦斯涌出量；步骤4、确定红外测温区煤体瓦斯解吸量与煤体表面平均红外辐射温度(AIRT)差值之间的对应关系；步骤5、建立煤体红外测温区瓦斯解吸量与平均红外辐射温度差值之间的拟合方程；步骤6、重复步骤1～步骤5，建立不同吸附平衡压力下煤体红外测温区瓦斯解吸量与平均红外辐射温度差值之间的拟合方程，得到不同吸附平衡压力下煤体红外测温区瓦斯解吸量与平均红外辐射温度差值之间的拟合参数：斜率ki和截距bi,i＝1,2,3…,n；步骤7、对截距bi取平均值；步骤8、建立斜率ki与吸附平衡压力Pi之间的拟合方程；步骤9、建立基于平均红外辐射温度差值的不同吸附平衡压力下的煤体瓦斯解吸量通式；步骤10、利用煤体瓦斯解吸量通式计算出的煤体红外测试区的瓦斯解吸量，计算煤体红外测试区内各像素点煤体瓦斯解吸量；步骤11、将煤体红外测试区内各像素点煤体瓦斯解吸量数据绘制成瓦斯解吸量云图，实现煤体瓦斯解吸过程瓦斯涌出量可视化表征，并与煤体瓦斯解吸过程红外辐射温度差值云图形成对应关系。 2.根据权利要求1所述的基于红外辐射的煤体瓦斯涌出量可视化表征方法，其特征在于，煤体瓦斯解吸过程瓦斯解吸速率数据获取方法如下：利用下式计算吸附平衡压力为Pi时的煤体总瓦斯解吸量：式中：Q总为吸附平衡压力为Pi时的煤体总瓦斯解吸量，v为煤体瓦斯解吸速率，t为煤体瓦斯解吸时间。 3.根据权利要求2所述的基于红外辐射的煤体瓦斯涌出量可视化表征方法，其特征在于，利用下式根据煤体瓦斯解吸总量Q总，计算煤体红外测温区瓦斯涌出量QPi：煤体为长方体试样时：煤体为圆柱体试样时：式中：QPi为吸附平衡压力为Pi时的煤体红外测温区瓦斯解吸量，i·j为红外像素点个数，即共测试红外测温区中i×j个红外辐射温度值。 4.根据权利要求3所述的基于红外辐射的煤体瓦斯涌出量可视化表征方法，其特征在于，将所测煤体表面平均红外辐射温度(AIRTi)减去初始平均红外辐射温度(AIRT1)，得到煤体表面平均红外辐射温度差值(ΔAIRTi)；其中：ΔAIRTi＝AIRTi-AIRT1(i＝1,2.3···，n)；式中：ΔAIRTi为瓦斯解吸过程平均红外辐射温度差值。 5.根据权利要求3所述的基于红外辐射的煤体瓦斯涌出量可视化表征方法，其特征在于，煤体红外测温区瓦斯解吸量与平均红外辐射温度差值之间的拟合方程为：式中：斜率ki，截距bi为拟合参数。 6.根据权利要求1所述的基于红外辐射的煤体瓦斯涌出量可视化表征方法，其特征在于，拟合参数bi的平均值为：式中：为不同吸附平衡压力下煤体红外测温区瓦斯解吸量与平均红外辐射温度差值之间拟合方程的截距bi的平均值。 7.根据权利要求6所述的基于红外辐射的煤体瓦斯涌出量可视化表征方法，其特征在于，不同吸附平衡压力下煤体红外测温区瓦斯解吸量与平均红外辐射温度差值之间拟合方程的斜率ki与不同吸附平衡压力Pi之间建立拟合方程为： ki＝dPi+e 式中：d为斜率ki与不同吸附平衡压力Pi之间拟合方程的斜率，e为截距。 8.根据权利要求7所述的基于红外辐射的煤体瓦斯涌出量可视化表征方法，其特征在于，基于平均红外辐射温度差值的不同吸附平衡压力下煤体瓦斯解吸量通式为：式中：Q为吸附平衡瓦斯压力为Pi时、平均红外辐射温度差值为ΔAIRTi时煤体瓦斯解吸量。 9.根据权利要求8所述的基于红外辐射的煤体瓦斯涌出量可视化表征方法，其特征在于，煤体红外测试区内各像素点煤体瓦斯解吸量Qi,j通过煤体红外测试区的瓦斯解吸量Q计算：其中：式中：Qi,j为瓦斯解吸过程煤体红外测量区内各像素点瓦斯解吸量，ΔIRTi,j为各像素点的煤体红外辐射温度差值。
所属类别：	发明专利