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原文传递一种测定含瓦斯煤开闭孔总体积膨胀率的装置及方法

专利名称：	一种测定含瓦斯煤开闭孔总体积膨胀率的装置及方法
摘要：	本发明公开了一种测定含瓦斯煤开闭孔总体积膨胀率的装置及方法，属于煤层气地质学领域。该装置由抽真空装置、压实装置、数据处理装置以及密封连接装置四部分构成；其中，抽真空装置由真空玻璃箱、箱盖、真空泵、减压罐以及高压甲烷气罐组成；压实装置由压力机、样品台组成；数据处理装置包括应力片、计算机两部分；密封连接装置包括输气管路，三通阀门、密封胶和橡胶塞。测定时，将真空玻璃箱放在压力机实验台上，将煤样四周贴好应力片后，放置在样品台上，然后一并放入真空玻璃箱内，使其正对压力机的压头。本装置可测定但不仅限于含瓦斯煤样开闭孔的膨胀率，可通过更换试样或气体测定含不同气体的各类试样开闭孔总体积的膨胀率。
专利类型：	发明专利
申请人：	太原理工大学
发明人：	徐乐华;姜成泽;杨钧厂;丁凯芯
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T08:00:00+0805
申请号：	CN202010109618.7
公开号：	CN111122417A
代理机构：	太原市科瑞达专利代理有限公司
代理人：	申艳玲
分类号：	G01N15/08;G;G01;G01N;G01N15;G01N15/08
申请人地址：	030024 山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号
主权项：	1.一种测定含瓦斯煤开闭孔总体积膨胀率的装置，其特征在于：由抽真空装置、压实装置、数据处理装置以及密封连接装置四部分构成；其中，抽真空装置由真空玻璃箱、箱盖、真空泵、减压罐以及高压甲烷气罐组成；压实装置由压力机、样品台组成；数据处理装置包括应力片、计算机两部分；密封连接装置包括输气管路，三通阀门、密封胶和橡胶塞；在压力机实验台外部设有真空玻璃箱，真空玻璃箱顶部的箱盖中心设有通孔，压力机穿过该通孔设置，实验台位于真空玻璃箱的底板上，煤样放置在实验台的正中间，压力机设置在煤样正上方；在真空玻璃箱的箱盖一侧设有两个通孔，通孔大小均为10mm，分别穿导线和输气管路，输气管路穿过通孔进入真空玻璃箱内部，输气管路的另一端通过三通阀门分别与减压罐和真空泵相连，减压罐连接高压甲烷气罐，煤样块外部贴有应变片，应变片通过导线连接计算机。 2.根据权利要求1所述的测定含瓦斯煤开闭孔总体积膨胀率的装置，其特征在于：所述样品台在长、宽、高的方向上标有刻度。 3.根据权利要求1所述的测定含瓦斯煤开闭孔总体积膨胀率的装置，其特征在于：煤样块为正方体结构，共有三个应力片，分别测长、宽、高方向的变化。 4.根据权利要求1所述的测定含瓦斯煤开闭孔总体积膨胀率的装置，其特征在于：真空玻璃箱的箱盖通孔与压力机压头之间设有密封胶；真空玻璃箱与箱盖的连接处设有密封胶，玻璃箱侧面和管路连接处设有橡胶塞。 5.一种测定含瓦斯煤开闭孔总体积膨胀率的方法，采用权利要求1~4任一项所述的装置，其特征在于：测定时，将真空玻璃箱放在压力机实验台上，压头穿过真空玻璃箱上部开口，用密封胶密封好；将煤样四周贴好应力片后，放置在样品台上，然后一并放入真空玻璃箱内，使其正对压力机的压头；输气管路穿过橡胶塞并插入箱盖上的通孔，之后盖好箱盖；管路另一端经过三通阀门分别与减压罐和真空泵相连。 6.根据权利要求5所述的测定含瓦斯煤开闭孔总体积膨胀率的方法，其特征在于：具体操作步骤如下：步骤一、煤样的制备：（a）取样：现场取得大块试样，准备好取样袋、铁锹、标签、记录笔及手套，戴好安全帽，戴上手套拿好样袋、铁锹、标签去料场准备取样,检测料场的车辆两侧铅封，如果完整，再检测煤的粒度、水分合格后，进行取样；（b）煤样的制备：将采集的原煤采用切割机制备成正方体煤样块30个，并用砂纸进行打磨平整；将煤样均分为三组，分别为实验组、验证组1、验证组2；（c）煤样的胶结：将打磨好的煤样表面滴附火棉胶，使煤样表面形成一层致密的薄膜，并进行干燥；步骤二、测定含孔隙煤样体积V1：将真空玻璃箱放在压力机实验台上，压力头穿过真空玻璃箱上部开口，用密封胶密封好；煤样块各面贴好应力片后，放置到样品台中央，记录此时长、宽、高方向的刻度值l1、b1、h1将煤样块与样品台一同放入真空玻璃箱内，使其正对压力机的压头；输气管路穿过橡胶塞并插入箱盖上的通孔，之后盖好箱盖；由上述步骤可知，含孔隙煤样体积为V1=l1×b1×h1；步骤三、测定煤吸附瓦斯后含孔隙体积V2：将三通阀门调至真空玻璃箱与真空泵连通状态，开启真空泵对真空玻璃箱抽真空，直至压力表显示达到-0.1MPa时关闭真空泵，并将三通阀门调至真空玻璃箱与减压罐及高压瓦斯气罐连通状态，调节减压罐压力，打开高压瓦斯气罐阀门，向真空玻璃箱内充入瓦斯气体；之后关闭高压瓦斯气罐阀门，记录此时三个方向的刻度值l2、b2、h2；由上述步骤可知，煤吸附瓦斯后含孔隙体积为V2=l2×b2×h2；步骤四、测定煤基质体积V3：设置压力机下压速度，开启压力机，将煤样块压实，然后调整三通阀门使真空玻璃箱与真空泵相连通，开启真空泵对真空玻璃箱抽真空，直至压力表显示达到-0.1MPa时关闭真空泵；记录此时三个方向的刻度值l3、b3、h3；由上述步骤可知，煤基质体积为V3=l3×b3×h3；步骤五、测定煤基质吸附瓦斯后的体积V4：将三通阀门调至真空玻璃箱与减压罐连通状态，调整减压罐的压力与步骤三中所述压力一致，打开高压瓦斯气罐的阀门，向真空玻璃箱内充入瓦斯气体；之后关闭高压瓦斯气罐的阀门，打开压力机将煤基质重新压实，记录此时三个方向的刻度值l4、b4、h4；由上述步骤可知，吸附瓦斯后煤基质的体积为V4=l4×b4×h4；步骤六、计算煤样开闭孔吸附瓦斯后的体积膨胀率φ：吸附瓦斯前煤样孔隙体积为V孔=V1-V3；吸附瓦斯后煤样孔隙体积为V孔’=V2-V4；由上述步骤可知，含瓦斯煤开闭孔总体积膨胀率φ=（V孔’-V孔）/V孔；步骤七、根据实验需求，改变煤样变质程度或改变温度、瓦斯压力等实验条件，重复上述步骤。 7.根据权利要求6所述的测定含瓦斯煤开闭孔总体积膨胀率的方法，其特征在于：所述切割机为SD66精密激光刀模。 8.根据权利要求6所述的测定含瓦斯煤开闭孔总体积膨胀率的方法，其特征在于：所述正方体煤样块的尺寸为10mm×10mm×10mm。
所属类别：	发明专利