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专利号: 2016109492941
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种原煤试样的制作方法,其特征在于,依次包括以下步骤:

a沿采煤工作面选取一定尺寸的立方体煤样作为实验煤样,将所述实验煤样切割成一定尺寸的柱状体试样,并对其表面进行打磨,在该柱状体试样中心处自上而下钻取注水孔,在所述注水孔中安设注水花管,将所述注水花管的两个端部密封;

b将安设有注水花管的柱状体试样放置在环状渗气缸内,在环状渗气缸的底座浇筑水泥,在其内壁与柱状体试样之间安设透气管,所述透气管通过穿透环状渗气缸缸壁的支撑杆固定,向所述环状渗气缸缸壁与所述柱状体试样形成的空隙内浇筑水泥,直至覆盖试样顶面一定厚度为止,在所述柱状体试样顶部安设压盘;

c待环状渗气缸内的水泥凝固后,将所述支撑杆取出,即得原煤试样。

2.根据权利要求1所述的原煤试样的制作方法,其特征在于:所述柱状体试样的尺寸为Φ300×h50mm,所述注水孔直径为10mm。

3.一种含瓦斯原煤高压注水及径向瓦斯渗透率的测定方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、准备实验系统,所述实验系统包括实验罐体、覆压加载系统、高压注水系统、抽真空-注气系统、数据监测系统和数据采集系统,所述实验罐体包括罐本体,在所述罐本体的四周设置有进气口、进水口、出气口和压力变送器接口,在所述罐本体内设置有环状渗气缸,所述环状渗气缸紧密嵌置在罐本体内壁,并与所述进气口相通,所述环状渗气缸内放置如权利要求1或2制备得到的原煤试样,在所述原煤试样上方放置压盘,所述压盘上方安设T型活塞,所述T型活塞上方安设用于对所述罐本体密封的密封盖体;所述覆压加载系统与所述密封盖体连接,所述高压注水系统通过管道与所述进水口连接,所述抽真空-注气系统通过管道与所述进气口连接,所述压力变送器接口连接在所述数据监测系统;所述数据采集系统包括集气装置,所述集气装置通过管道与所述出气口连接;

步骤二、通过抽真空-注气系统向所述罐本体内注入Ar,并开启数据监测系统,检测实验系统的气密性,待气密性良好后关闭抽真空-注气系统;

步骤三、启动覆压加载系统,对环状渗气缸内的原煤试样进行覆压加载,通过面积比计算原煤试样承载覆压,对应煤层原始覆压;

步骤四、启动抽真空-注气系统,先对罐本体进行抽真空,然后再注入甲烷,并保持恒压状态,待原煤试样平衡吸附8h后,关闭抽真空-注气系统;

步骤五、开启高压注水系统向罐本体内注水,待完成含瓦斯煤体高压水侵实验后,关闭高压注水系统,此时开启抽真空-注气系统向罐本体内注入甲烷,并保持恒压状态,在该原煤试样内瓦斯与水竞争吸附,平衡8h;

步骤六、开启数据采集系统,甲烷经所述原煤试样径向渗流至注水花管,渗流初期为气、水共存状态,待为全气状态,且气体流量稳定后,读取测试结果,按照式(1)计算高压水侵含瓦斯原煤试样的渗透率:

式中:K为煤样的渗透率,mD,μ为气体粘度,p0为实验室的大气压力,Pa;Q0为气体流量,ml/s;pw、pe分别为内外边界压力,MPa;rw、re分别为内外边界半径,cm;h为原煤厚度,cm。

4.根据权利要求3所述的含瓦斯原煤高压注水及径向瓦斯渗透率的测定方法,其特征在于:所述覆压加载系统包括电液伺服控制油压泵,通过所述电液伺服控制油压泵向T型活塞施加压力,从而完成对原煤试样的覆压加载。

5.根据权利要求3所述的含瓦斯原煤高压注水及径向瓦斯渗透率的测定方法,其特征在于:与所述集气装置连接的管道上还设置有质量流量计,所述数据监测系统包括计算机和数据采集器,所述数据采集器通过线路连接所述压力变送器接口和质量流量计。

6.根据权利要求3所述的含瓦斯原煤高压注水及径向瓦斯渗透率的测定方法,其特征在于:所述抽真空-注气系统包括真空泵、减压阀、甲烷钢瓶和Ar钢瓶,所述甲烷钢瓶和Ar钢瓶通过管道连接在所述注气口上,所述真空泵和减压阀安设在甲烷钢瓶和注气口之间的管道上。