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    重庆时时彩手机版投注: 含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统及方法.pdf

    关 键 词:
    瓦斯 原煤 高压 水侵 孔隙 结构 含水量 测试 系统 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611243405.3

    申请日:

    2016.12.29

    公开号:

    CN106771048A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 33/22申请日:20161229|||公开
    IPC分类号: G01N33/22; G01N35/00 主分类号: G01N33/22
    申请人: 山东科技大学
    发明人: 刘震; 程卫民; 杨赫; 王刚; 辛林; 倪冠华
    地址: 266590 山东省青岛市经济技术开发区前湾港路579号
    优先权:
    专利代理机构: 青岛智地领创专利代理有限公司 37252 代理人: 陈海滨
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611243405.3

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提出一种含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统及方法,测试系统中,充水增压罐的增压进水口经管路连接注水泵,注水泵经管路连接水池,充水增压罐的增压出水口经管路连接高压注水试验罐的注水口,电液伺服控制动力泵经管路连接注水活塞油缸的供油口,注水活塞油缸的出水口经管路连接充水增压罐的微量进水口,真空泵、甲烷瓶经管路连接高压注水试验罐的抽注气口,真空泵与高压注水试验罐之间设置有阀门,甲烷瓶与高压注水试验罐之间设置有压力阀,计算机经数据收集??樾藕帕游灰拼衅骱脱沽Υ衅?。本发明的有益效果:模拟含瓦斯原煤高压注水状态,精确测量含瓦斯原煤高压注水状态下经高压注入煤体孔隙结构的水量和注水压力。

    权利要求书

    1.一种含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,其特征在于:包括充水增压罐、
    高压注水试验罐、注水活塞油缸、注水泵、水池、电液伺服控制动力泵、真空泵、甲烷瓶和计
    算机;充水增压罐的上方开设有第一排气口,充水增压罐开设有增压进水口、增压出水口和
    微量进水口,第一排气口和增压进水口上设置有阀门;高压注水试验罐的上方开设有第二
    排气口,高压注水试验罐开设有注水口和抽注气口,高压注水试验罐上设置有压力传感器,
    第二排气口、注水口和抽注气口上设置有阀门;注水活塞油缸中设置有活塞,活塞将注水活
    塞油缸内隔成油腔和水腔,油腔处开设有供油口,水腔处开设有出水口,活塞连接有活塞
    杆,活塞杆上设置有位移传感器;充水增压罐的增压进水口经管路连接注水泵,注水泵经管
    路连接水池,充水增压罐的增压出水口经管路连接高压注水试验罐的注水口,电液伺服控
    制动力泵经管路连接注水活塞油缸的供油口,注水活塞油缸的出水口经管路连接充水增压
    罐的微量进水口,真空泵、甲烷瓶经管路连接高压注水试验罐的抽注气口,真空泵与高压注
    水试验罐之间的管路上设置有阀门,甲烷瓶与高压注水试验罐之间的管路上设置有压力
    阀,计算机经数据收集??樾藕帕游灰拼衅骱脱沽Υ衅?。
    2.根据权利要求1所述的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,其特征在于:
    包括多个高压注水试验罐、与高压注水试验罐数量相同的充水增压罐、与高压注水试验罐
    数量相同的注水活塞油缸以及与高压注水试验罐数量相同的电液伺服控制动力泵。
    3.根据权利要求2所述的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,其特征在于:
    多个高压注水试验罐的容积不同。
    4.根据权利要求1所述的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,其特征在于:
    注水活塞油缸的内径比电液伺服控制动力泵的内径小。
    5.根据权利要求1所述的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,其特征在于:
    高压注水试验罐包括缸体和可与缸体密封连接的顶盖,缸体开设注水口和抽注气口,缸体
    上设置压力传感器,顶盖上开设第二排气口。
    6.根据权利要求5所述的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,其特征在于:
    顶盖经法兰密封连接缸体。
    7.根据权利要求1所述的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,其特征在于:
    注水活塞油缸中的活塞上设置有活塞密封圈。
    8.一种含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试方法,应用权利要求1至7任一项所述
    的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,其特征在于,包括以下步骤:
    步骤一、按照测试要求制作煤样,称取适量煤样于高压注水试验罐中;
    步骤二、关闭高压注水试验罐注水口上的阀门,开启充水增压罐增压进水口上的阀门
    和第一排气口上的阀门,开启注水泵,注水泵以恒压注满充水增压罐后关闭第一排气口上
    的阀门,注水泵继续注水至注水活塞油缸内达到设定高度;
    步骤三、真空泵对高压注水试验罐抽真空,甲烷瓶向高压注水试验罐注入设定压力的
    甲烷使煤样中甲烷吸附平衡,计算机经压力传感器采集压力量数据,关闭抽注气口上的阀
    门,开启高压注水试验罐注水口上的阀门,注入泵注水至充满高压注水试验罐;
    步骤四、关闭注水泵和充水增压罐增压进水口上的阀门,开启电液伺服控制动力泵,电
    液伺服控制动力泵经注水活塞油缸向高压注水试验罐中升压注水,计算机分别经位移传感
    器和压力传感器采集位移量数据和压力量数据;
    步骤五、经位移量数据和压力量数据及误差分析,获得单位质量含瓦斯原煤高压水侵
    状态下孔隙结构的水分增量与注水压力间的量化关系。
    9.根据权利要求8所述的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试方法,其特征在于:
    步骤四中,注水活塞油缸向高压注水试验罐中以间隔固定压力值递增升压注水,在每一次
    递增升压后均保持固定的时间。
    10.根据权利要求9所述的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试方法,其特征在
    于:步骤四中,注水活塞油缸向高压注水试验罐中以间隔2MPa递增升压注水,在每一次递增
    升压2MPa后均保持2小时。

    说明书

    含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统及方法

    技术领域

    本发明涉及含瓦斯原煤水侵实验装置技术领域,特别是涉及一种含瓦斯原煤高压
    水侵孔隙结构含水量测试系统及方法。

    背景技术

    近年来,随着煤矿开采深度的不断增加,深部矿井复合灾害(煤与瓦斯突出、冲击
    地压及粉尘灾害)日益严重。为了提高煤矿防灾效果,我国普遍采用煤层注水技术进行煤与
    瓦斯突出、冲击地压及粉尘灾害的防治。为了评价煤层注水防灾效果,需要确定不同注水工
    艺(注水压力、流量)下煤层增透-润湿效果,通过现场实地考察含水量分布特征与注水压力
    间的关系,难度较大,精确程度较低。为此,需通过实验室试验来精确测定含瓦斯原煤高压
    水侵孔隙结构含水量的分布特征,因煤体孔隙结构极度复杂,孔隙体积较小,试验难以精确
    测定含瓦斯原煤煤体在高压水侵状态下孔隙结构含水量分布。

    发明内容

    本发明的目的在于提供一种含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,解决
    现有试验难以精确测定含瓦斯原煤在高压水侵状态下孔隙结构含水量分布的问题。

    本发明提供一种含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,包括充水增压
    罐、高压注水试验罐、注水活塞油缸、注水泵、水池、电液伺服控制动力泵、真空泵、甲烷瓶和
    计算机;充水增压罐的上方开设有第一排气口,充水增压罐开设有增压进水口、增压出水口
    和微量进水口,第一排气口和增压进水口上设置有阀门;高压注水试验罐的上方开设有第
    二排气口,高压注水试验罐开设有注水口和抽注气口,高压注水试验罐上设置有压力传感
    器,第二排气口、注水口和抽注气口上设置有阀门;注水活塞油缸中设置有活塞,活塞将注
    水活塞油缸内隔成油腔和水腔,油腔处开设有供油口,水腔处开设有出水口,活塞连接有活
    塞杆,活塞杆上设置有位移传感器;充水增压罐的增压进水口经管路连接注水泵,注水泵经
    管路连接水池,充水增压罐的增压出水口经管路连接高压注水试验罐的注水口,电液伺服
    控制动力泵经管路连接注水活塞油缸的供油口,注水活塞油缸的出水口经管路连接充水增
    压罐的微量进水口,真空泵、甲烷瓶经管路连接高压注水试验罐的抽注气口,真空泵与高压
    注水试验罐之间的管路上设置有阀门,甲烷瓶与高压注水试验罐之间的管路上设置有压力
    阀,计算机经数据收集??樾藕帕游灰拼衅骱脱沽Υ衅?。

    进一步的,包括多个高压注水试验罐、与高压注水试验罐数量相同的充水增压罐、
    与高压注水试验罐数量相同的注水活塞油缸以及与高压注水试验罐数量相同的电液伺服
    控制动力泵。

    进一步的,多个高压注水试验罐的容积不同。

    进一步的,注水活塞油缸的内径比电液伺服控制动力泵的内径小。

    进一步的,高压注水试验罐包括缸体和可与缸体密封连接的顶盖,缸体开设注水
    口和抽注气口,缸体上设置压力传感器,顶盖上开设第二排气口。

    进一步的,顶盖经法兰密封连接缸体。

    进一步的,注水活塞油缸中的活塞上设置有活塞密封圈。

    本发明还提供一种含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试方法,应用上述的含
    瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,包括以下步骤:

    步骤一、按照测试要求制作煤样,称取适量煤样于高压注水试验罐中;

    步骤二、关闭高压注水试验罐注水口上的阀门,开启充水增压罐增压进水口上的
    阀门和第一排气口上的阀门,开启注水泵,注水泵以恒压注满充水增压罐后关闭第一排气
    口上的阀门,注水泵继续注水至注水活塞油缸内达到设定高度;

    步骤三、真空泵对高压注水试验罐抽真空,甲烷瓶向高压注水试验罐注入设定压
    力的甲烷使煤样中甲烷吸附平衡,计算机经压力传感器采集压力量数据,关闭抽注气口上
    的阀门,开启高压注水试验罐注水口上的阀门,注入泵注水至充满高压注水试验罐;

    步骤四、关闭注水泵和充水增压罐增压进水口上的阀门,开启电液伺服控制动力
    泵,电液伺服控制动力泵经注水活塞油缸向高压注水试验罐中升压注水,计算机分别经位
    移传感器和压力传感器采集位移量数据和压力量数据;

    步骤五、经位移量数据和压力量数据及误差分析,获得单位质量含瓦斯原煤高压
    水侵状态下孔隙结构的水分增量与注水压力间的量化关系。

    进一步的,步骤四中,注水活塞油缸向高压注水试验罐中以间隔固定压力值递增
    升压注水,在每一次递增升压后均保持固定的时间。

    进一步的,步骤四中,注水活塞油缸向高压注水试验罐中以间隔2MPa递增升压注
    水,在每一次递增升压2MPa后均保持2小时。

    与现有技术相比,本发明的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统及方法
    具有以下特点和优点:

    1、本发明的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,自动化程度高,准确
    模拟含瓦斯原煤高压注水状态,精确测量含瓦斯原煤高压注水状态下经高压注入煤体孔隙
    结构的水量和注水压力;

    2、本发明的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试方法,模拟含瓦斯原煤高压
    注水工艺流程,可以精确获得单位质量含瓦斯原煤高压水侵状态下孔隙结构的水分增量与
    注水压力间的量化关系。

    结合附图阅读本发明的具体实施方式后,本发明的特点和优点将变得更加清楚。

    附图说明

    为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现
    有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明
    的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据
    这些附图获得其他的附图。

    图1为本发明实施例中含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统的结构示意
    图;

    图2为本发明实施例中高压注水试验罐的剖面图;

    图3为图2中A-A剖面图;

    图4为本发明实施例中充水增压罐的剖面图;

    图5为本发明实施例中注水活塞油缸的剖面图;

    其中,11、水池,12、注水泵,2、高压注水试验罐,21、缸体,22、顶盖,23、法兰,24、第
    二排气口,25、注水口,26、抽注气口,27、压力传感器,3、充水增压罐,31、第一排气口,32、增
    压进水口,33、增压出水口,34、微量进水口,4、电液伺服控制动力泵,5、注水活塞油缸,51、
    活塞,52、供油口,53、出水口,54、活塞杆,55、位移传感器,56、活塞密封圈,6、数据收集模
    块,7、计算机,8、真空泵,9、甲烷瓶,91、压力阀。

    具体实施方式

    如图1至图5所示,本实施例提供一种含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系
    统,包括水池11、注水泵12、高压注水试验2、充水增压罐3、电液伺服控制动力泵4、注水活塞
    油缸5、数据收集???、计算机7、真空泵8和甲烷瓶9等。高压注水试验罐2包括缸体21和顶
    盖22,顶盖22经法兰23密封连接缸体21,便于打开顶盖22将煤样放入到缸体21中,并且在煤
    样放入后对缸体21进行良好的密封。缸体21上开设注水口25和抽注气口26,缸体21上设置
    压力传感器27,顶盖22上开设第二排气口24,第二排气口24、注水口25和抽注气口26上设置
    有阀门。本实施中的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,包括三个高压注水试
    验罐2,三个高压注水试验罐2的容积不同,基于累积法减小系统测量误差原理设计的容积
    为2000ml、1000ml、500ml的三型高压注水试验罐2,与高压注水试验罐2配套的充水增压罐
    3、注水活塞油缸5和电液伺服控制动力泵4也为三组设计。充水增压罐3实现整个测试系统
    水路转换,并对来自注入泵12中的水增压。充水增压罐3的上方开设有第一排气口31,充水
    增压罐3的侧壁开设有增压进水口32和微量进水口34,充水增压罐3的底部开设有增压出水
    口33,第一排气口31和增压进水口32上设置有阀门。电液伺服控制动力泵4集成有电脑控制
    终端,通过操控面板输入控制指令,电液伺服控制动力泵4控制注水活塞油缸5实现微流量
    高压注水,使注水活塞油缸5自动输出具有确定压力值的高压水和确定的水流量。注水活塞
    油缸5中设置有活塞51,活塞51将注水活塞油缸5内隔成油腔和水腔,油腔处开设有供油口
    52,水腔处开设有出水口53,活塞51连接有活塞杆54,活塞51上设置有活塞密封圈56,活塞
    杆54上设置有位移传感器55。注水活塞油缸5的内径比电液伺服控制动力泵4的内径小,如
    此,在电液伺服控制动力泵4一定的行程下实现注水活塞油缸5活塞51移动更长的距离,便
    于位移传感器55读取活塞杆54的移动距离,使位移传感器55可以更精确地测定计算注水活
    塞油缸5排出并进入2的水量,进而精确获得高压注水试验罐2中含瓦斯原煤高压水侵状态
    下孔隙结构的水分增量。充水增压罐3的增压进水口32经管路连接注水泵12,注水泵12经管
    路连接水池11,充水增压罐3的增压出水口33经管路连接高压注水试验罐2的注水口25,电
    液伺服控制动力泵4经管路连接注水活塞油缸5的供油口52,注水活塞油缸5的出水口53经
    管路连接充水增压罐3的微量进水口34,真空泵8、甲烷瓶9经管路连接高压注水试验罐2的
    抽注气口26,真空泵8与高压注水试验罐2之间的管路上设置有阀门,甲烷瓶9与高压注水试
    验罐2之间的管路上设置有压力阀91,计算机7经数据收集???信号连接位移传感器55和
    压力传感器27。本实施例中的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,自动化程度
    高,准确模拟含瓦斯原煤高压注水状态,通过位移传感器55精确测量含瓦斯原煤高压注水
    状态下经高压注入煤体孔隙结构的水量,通过压力传感器27精确测量含瓦斯原煤高压注水
    状态下经高压注入煤体孔隙结构的注水压力。

    本实施例还提供一种含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试方法,应用上述的
    含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统,包括以下步骤:

    步骤一、对含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试系统进行气密性及精确性检
    查,将煤体进行破碎、筛分,按照测试要求制作煤样,称取适量煤样于高压注水试验罐2的缸
    体21中,加装顶盖22并旋紧法兰23;

    步骤二、关闭高压注水试验罐2注水口25上的阀门,开启充水增压罐3增压进水口
    32上的阀门和第一排气口31上的阀门,开启注水泵12,注水泵12以恒压注满充水增压罐3后
    关闭第一排气口31上的阀门,注水泵12继续注水至注水活塞油缸5内达到设定高度;

    步骤三、真空泵8对高压注水试验罐2抽真空,打开压力阀91,甲烷瓶9向高压注水
    试验罐2注入设定压力的甲烷使煤样中甲烷吸附平衡,吸附平衡时间不低8h,计算机7经压
    力传感器27采集压力量数据,关闭抽注气口26上的阀门,开启高压注水试验罐2注水口25上
    的阀门,注入泵12注水至充满高压注水试验罐2;

    步骤四、关闭注水泵12和充水增压罐3增压进水口32上的阀门,开启电液伺服控制
    动力泵4,电液伺服控制动力泵4经注水活塞油缸5向高压注水试验罐2中升压注水,计算机7
    分别经位移传感器55和压力传感器27采集位移量数据和压力量数据;

    步骤五、经位移量数据和压力量数据及误差分析,获得单位质量含瓦斯原煤高压
    水侵状态下孔隙结构的水分增量与注水压力间的量化关系。

    上述在步骤四中,注水活塞油缸5向高压注水试验罐2中以间隔固定压力值递增升
    压注水,在每一次递增升压后均保持固定的时间。比如,注水活塞油缸5向高压注水试验罐2
    中以间隔2MPa递增升压注水,在每一次递增升压2MPa后均保持2小时,以在保证测试精度的
    基础上提高测试效率。

    本实施例中的含瓦斯原煤高压水侵孔隙结构含水量测试方法,通过模拟含瓦斯原
    煤高压注水工艺流程,可以精确获得单位质量含瓦斯原煤高压水侵状态下孔隙结构的水分
    增量与注水压力间的量化关系,为煤层注水技术工艺改进提供理论指导。

    当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领
    域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的
    ?;し段?。

    关于本文
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