一種深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置及方法，該裝置包括煤巖體氣?固耦合滲透性試驗系統(tǒng)、煤巖體試件加載系統(tǒng)、加氣系統(tǒng)、煤巖體試件鉆孔系統(tǒng)；煤巖體氣?固耦合滲透性試驗系統(tǒng)包括箱體容器，箱體容器的頂部及一側(cè)敞開，箱體容器另一側(cè)開設導氣管孔；煤巖體試件加載系統(tǒng)包括加載機壓頭和加載機底盤；加氣系統(tǒng)包括瓦斯氣源和導氣管，導氣管一端與瓦斯氣源相連，導氣管另一端伸入箱體容器的導氣管孔，煤巖體試件鉆孔系統(tǒng)包括鉆桿，鉆桿設置在箱體容器敞開的一側(cè)并與鉆桿推進機構(gòu)相連。本發(fā)明可用于研究不同應力條件下深部煤巖體瓦斯運移規(guī)律、不同巖性試件對鉆桿鉆進參數(shù)影響規(guī)律以及不同應力及瓦斯壓力條件下瓦斯抽采效率。
【專利說明】
一種深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置及方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及煤炭開采過程中瓦斯抽采技術領域，尤其是一種深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置及方法。
【背景技術】
[0002]我國煤礦瓦斯災害突出，高瓦斯和突出礦井所占比例高，且礦井瓦斯災害是我國煤礦傷亡和損失最大、發(fā)生最頻繁的礦井事故。近些年，為了治理煤礦瓦斯問題，世界各國普遍采用瓦斯抽采的方法來降低礦井瓦斯災害事故的發(fā)生幾率。但是，由于對煤巖體與瓦斯之間的相互作用機理還不是很清楚，目前世界各國對瓦斯的捕獲與利用率不高。特別是我國絕大多數(shù)礦區(qū)存在煤層賦存地質(zhì)條件復雜，煤層滲透率低、煤層瓦斯吸附能力強以及抽采鉆孔圍巖巖性變化大等特點，從而導致瓦斯抽采效率低下。
[0003]查閱現(xiàn)有相關研究文獻得知，國內(nèi)外已公開的專利及文獻對于煤層瓦斯?jié)B透規(guī)律及抽放鉆孔等做了一定研究。申請?zhí)枮?01510156337.6的中國發(fā)明專利公開了一種瓦斯抽采鉆孔孔徑變化規(guī)律模擬裝置及模擬方法。該發(fā)明通過真三軸壓力試驗裝置改變不同方向的應力大小，并通過光學鉆孔變形觀測裝置研究不同強度煤體在不同應力狀態(tài)下的孔徑變化規(guī)律;通過煤體裂隙演化觀測裝置的顯微鏡和攝像機，可以對抽采鉆孔周圍煤體的裂隙演化進行實時觀測和拍攝圖像。申請?zhí)枮?01510055670.8的中國發(fā)明專利公開了一種恒容含瓦斯煤氣固耦合物理力學參數(shù)試驗裝置及方法。該裝置包括用于對試件的定量充氣、三軸加壓卸壓以及整個過程的可視化實時監(jiān)測的可視化加載系統(tǒng)、用于實現(xiàn)軸向加壓過程的容積恒定的恒容系統(tǒng)以及用于實現(xiàn)對圍壓的定量卸載以及試件吸附解吸過程的可視化監(jiān)測的常壓可視化氣體體積測量系統(tǒng)。上述裝置及方法均存在不足之處，材料一(201510156337.6)研究了煤體在不同應力條件下鉆孔孔徑的變化規(guī)律，未能加氣研究孔徑變化造成瓦斯抽采效率的差異，也未能進一步研究加壓條件下改變鉆孔參數(shù)對抽采效率的影響；材料二( 201510055670.8)僅對定量加壓條件下煤體試件瓦斯吸附、解析規(guī)律進行了研究，未能進一步對煤巖應力變化、瓦斯壓力變化及抽放鉆孔三者之間相互作用關系進行研究。
[0004]因此，為了進一步研究深部煤巖體與瓦斯的相互作用機理，不同應力作用下瓦斯解析、滲流規(guī)律，以及獲得瓦斯抽采過程中最佳的鉆進、鉆孔參數(shù)，亟需研制出一種深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明目的是提供一種深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置及方法，以獲得不同鉆孔參數(shù)和不同應力條件下煤巖體中瓦斯運移規(guī)律及瓦斯抽采效率。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術方案:一種深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置，包括用于模擬研究煤巖層瓦斯運移規(guī)律的煤巖體氣-固耦合滲透性試驗系統(tǒng)、用于模擬深部煤層不同采動應力的煤巖體試件加載系統(tǒng)、用于模擬瓦斯壓力變化的加氣系統(tǒng)、用于模擬瓦斯抽放鉆孔的煤巖體試件鉆孔系統(tǒng)；
[0007]所述煤巖體氣-固耦合滲透性試驗系統(tǒng)包括箱體容器，箱體容器的頂部及一側(cè)敞開，箱體容器另一側(cè)開設導氣管孔，箱體容器內(nèi)設置煤巖試件，煤巖試件上部設置壓板;所述煤巖體試件加載系統(tǒng)包括加載機壓頭和加載機底盤，加載機底盤上放置箱體容器，加載機壓頭設置在壓板上方;所述加氣系統(tǒng)包括瓦斯氣源和導氣管，導氣管一端與瓦斯氣源相連，導氣管另一端伸入箱體容器的導氣管孔，導氣管上設有氣體壓力傳感器、氣體質(zhì)量流量計和減壓穩(wěn)壓閥，氣體壓力傳感器和氣體質(zhì)量流量計通過數(shù)據(jù)采集儀連接計算機;所述煤巖體試件鉆孔系統(tǒng)包括鉆桿，鉆桿設置在箱體容器敞開的一側(cè)并與鉆桿推進機構(gòu)相連，鉆桿上設有鉆桿扭矩傳感器和鉆桿壓力傳感器，鉆桿扭矩傳感器和鉆桿壓力傳感器通過數(shù)據(jù)采集儀連接計算機。
[0008]進一步的，所述煤巖體氣-固耦合滲透性試驗系統(tǒng)還包括密封材料層和透氣板，透氣板與煤巖試件正對導氣管孔一側(cè)表面緊貼，透氣板內(nèi)部為中空，透氣板緊貼煤巖試件一側(cè)均布有多個透氣孔，透氣板另一側(cè)設置進氣孔，進氣孔與導氣管密封連接;密封材料層包括在透氣板外表面和煤巖試件除了正對鉆桿一側(cè)的其他表面涂抹的一層聚氨酯密封膠，以及包裹在聚氨酯密封膠外側(cè)的高彈性抗撕拉硅膠板。
[0009]進一步的，所述加載機壓頭設有與壓板尺寸相匹配的墊塊。
[0010]進一步的，所述鉆桿推進機構(gòu)包括推進油缸、推進導軌、電機和鉆機固定臺，鉆機固定臺設置在推進導軌上并與推進油缸相連，電機設置在鉆機固定臺上并通過減速器、聯(lián)軸器與鉆桿相連。
[0011]—種如上述的深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置的試驗方法，該試驗方法用于研究不同應力下深部煤巖體瓦斯運移規(guī)律，包括以下步驟:
[0012]①將制好的煤巖試件放入箱體容器中；
[0013]②把箱體容器置于加載機底盤上；
[0014]③將瓦斯氣源通過導氣管與箱體容器相連接；
[0015]④根據(jù)試驗方案選擇一組瓦斯壓力，通過減壓穩(wěn)壓閥控制并向箱體容器內(nèi)的煤巖試件通氣一段時間，直至氣體壓力傳感器數(shù)值基本穩(wěn)定，然后開始通過加載機壓頭對煤巖試件加壓，同時觀測記錄的氣體壓力傳感器數(shù)值變化，觀測加載壓力變化及煤巖試件變形，當加載機壓頭加壓至設定的壓力值時停止加壓與通氣，接著取出煤巖試件并更換新煤巖試件，另取一組瓦斯壓力值，繼續(xù)下一組實驗，試驗全部完成后，最后分析在不同瓦斯壓力及不同加載條件下通過煤巖試件的瓦斯氣體壓力值的變化規(guī)律。
[0016]—種如上述的深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置的試驗方法，該試驗方法用于研究不同巖性試件對鉆桿鉆進參數(shù)影響規(guī)律，包括以下步驟:
[0017]①從制備的不同巖性的煤巖試件中拿出一塊放入箱體容器中，然后調(diào)節(jié)好加載機壓頭對煤巖試件進行加載，直至壓力達到試驗設定值停止并維持該壓力不變；
[0018]②根據(jù)試驗方案，調(diào)節(jié)好鉆桿推進機構(gòu)，通過鉆桿(6)對煤巖試件標好的位置進行鉆孔，同時觀察鉆桿扭矩傳感器及鉆桿壓力傳感器記錄的數(shù)值變化；
[0019]③一組煤巖試件鉆孔結(jié)束后，停止鉆孔及加載，將鉆桿推進機構(gòu)和加載機壓頭恢復初始狀態(tài)，更換煤巖試件進行下一組試驗，全部試驗完成后，分析對比不同巖性下煤巖試件鉆孔過程中對鉆桿受力參數(shù)的影響規(guī)律。
[0020]—種如上述的深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置的試驗方法，該試驗方法用于研究不同應力及瓦斯壓力條件下瓦斯抽采效率，包括以下步驟:
[0021]①從制備好的幾個巖性相同的煤巖試件中取一個放入箱體容器中，通過導氣管將瓦斯氣源與箱體容器相連，打開瓦斯氣源向煤巖試件通入瓦斯氣體，調(diào)節(jié)減壓穩(wěn)壓閥使瓦斯壓力值為設定的第一組值，然后通氣一段時間直至氣體壓力傳感器數(shù)值穩(wěn)定。
[0022]②接著調(diào)節(jié)好加載機壓頭和鉆桿推進機構(gòu)，通過加載機壓頭對煤巖試件加壓，與此同時通過鉆桿對煤巖試件鉆孔，并觀測此過程中氣體壓力傳感器所記錄的數(shù)值變化，煤巖試件鉆孔過程中對煤巖試件加載的力不超過煤巖試件破壞載荷；
[0023]③一組煤巖試件鉆孔結(jié)束后，停止對煤巖試件加壓和加氣，將鉆桿推進機構(gòu)和加載機壓頭恢復初始位置，接著通過改變瓦斯壓力、增加鉆孔數(shù)目、改變鉆孔角度和鉆桿直徑，完成多組煤巖試件的鉆孔；
[0024]④最后對比并分析不同瓦斯壓力、不同應力及鉆孔參數(shù)條件下瓦斯壓力值變化規(guī)律。
[0025]有益效果:本發(fā)明的試驗系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對煤巖體試件加載、鉆孔和加氣同步進行，可以更好模擬不同采動影響條件下瓦斯抽采的全過程，可用于研究:不同應力條件下深部煤巖體中瓦斯運移規(guī)律、不同鉆孔參數(shù)下煤層瓦斯抽采效率、不同應力和瓦斯壓力下瓦斯鉆孔參數(shù)、煤與瓦斯突出機理以及不同應力下鉆機鉆進參數(shù)與圍巖巖性之間的關系。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為密封材料層和透氣板的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中:1-推進油缸，2-推進導軌，3-電機，4-鉆機固定臺，5-鉆桿扭矩傳感器，6_鉆桿，7-箱體容器，8-透氣板，9-加載機壓頭，10-氣體壓力傳感器，11-氣體質(zhì)量流量計，12-減壓穩(wěn)壓閥，13-數(shù)據(jù)采集儀，14-計算機，15-加載機底盤，16-瓦斯氣源，17-導氣管，18-鉆桿壓力傳感器，19-煤巖試件，20-透氣孔，21-進氣孔，22-聚氨酯密封膠，23-硅膠板。
【具體實施方式】
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[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的一種深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置，包括用于模擬研究煤巖層瓦斯運移規(guī)律的煤巖體氣-固耦合滲透性試驗系統(tǒng)、用于模擬深部煤層不同采動應力的煤巖體試件加載系統(tǒng)、用于模擬瓦斯壓力變化的加氣系統(tǒng)、用于模擬瓦斯抽放鉆孔的煤巖體試件鉆孔系統(tǒng)；
[0031]所述煤巖體氣-固耦合滲透性試驗系統(tǒng)包括箱體容器7，箱體容器7的頂部及一側(cè)敞開，箱體容器另一側(cè)開設導氣管孔，箱體容器7內(nèi)設置煤巖試件，煤巖試件上部設置壓板。
[0032]所述煤巖體試件加載系統(tǒng)包括加載機壓頭9和加載機底盤15，加載機底盤15上放置箱體容器7，加載機壓頭9設置在壓板上方，所述加載機壓頭9設有與壓板尺寸相匹配的墊塊，確保煤巖試件均勻受力。
[0033]所述加氣系統(tǒng)包括瓦斯氣源16和導氣管17，導氣管17—端與瓦斯氣源16相連，導氣管17另一端伸入箱體容器7并與進氣孔21密封連接，導氣管17上設有氣體壓力傳感器10、氣體質(zhì)量流量計11和減壓穩(wěn)壓閥12，氣體壓力傳感器10和氣體質(zhì)量流量計11通過數(shù)據(jù)采集儀13連接計算機14。
[0034]所述煤巖體試件鉆孔系統(tǒng)包括鉆桿6，鉆桿6設置在箱體容器7敞開的一側(cè)并與鉆桿推進機構(gòu)相連，所述鉆桿推進機構(gòu)包括推進油缸1、推進導軌2、電機3和鉆機固定臺4，鉆機固定臺4設置在推進導軌2上并與推進油缸I相連，電機3設置在鉆機固定臺4上并通過減速器、聯(lián)軸器與鉆桿6相連。鉆桿6上設有鉆桿扭矩傳感器5和鉆桿壓力傳感器18，鉆桿扭矩傳感器5和鉆桿壓力傳感器18通過數(shù)據(jù)采集儀13連接計算機14。
[0035]如圖2所示，所述煤巖體氣-固耦合滲透性試驗系統(tǒng)還包括密封材料層和透氣板8，透氣板8與煤巖試件正對導氣管孔一側(cè)表面緊貼，透氣板8內(nèi)部為中空，透氣板8緊貼煤巖試件一側(cè)均布有多個透氣孔，透氣板8另一側(cè)設置進氣孔，進氣孔與導氣管17密封連接;密封材料層包括在透氣板8外表面和煤巖試件除了正對鉆桿6—側(cè)的其他表面涂抹的一層聚氨酯密封膠，以及包裹在聚氨酯密封膠外側(cè)的高彈性抗撕拉硅膠板。
[0036]本發(fā)明的一種上述的深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置的試驗方法，該試驗方法用于研究不同應力下深部煤巖體瓦斯運移規(guī)律，包括以下步驟:
[0037]①將制好的煤巖試件放入箱體容器中；
[0038]②把箱體容器置于加載機底盤上；
[0039]③將瓦斯氣源通過導氣管與與箱體容器中的透氣板進氣孔相連，；
[0040]④根據(jù)試驗方案選擇一組瓦斯壓力，通過減壓穩(wěn)壓閥控制并向箱體容器內(nèi)的煤巖試件通氣一段時間，直至氣體壓力傳感器數(shù)值基本穩(wěn)定，然后開始通過加載機壓頭對煤巖試件加壓，同時觀測記錄的氣體壓力傳感器數(shù)值變化，觀測加載壓力變化及煤巖試件變形，當加載機壓頭加壓至設定的壓力值時停止加壓與通氣，接著取出煤巖試件并更換新煤巖試件，另取一組瓦斯壓力值，繼續(xù)下一組實驗，試驗全部完成后，最后分析在不同瓦斯壓力及不同加載條件下通過煤巖試件的瓦斯氣體壓力值的變化規(guī)律。
[0041]本發(fā)明的一種上述的深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置的試驗方法，該試驗方法用于研究不同巖性試件對鉆桿鉆進參數(shù)影響規(guī)律，包括以下步驟:
[0042]①從制備的不同巖性的煤巖試件中拿出一塊放入箱體容器中，然后調(diào)節(jié)好加載機壓頭對煤巖試件進行加載，直至壓力達到試驗設定值停止并維持該壓力不變；
[0043]②根據(jù)試驗方案，調(diào)節(jié)好鉆桿推進機構(gòu)，通過鉆桿6對煤巖試件標好的位置進行鉆孔，同時觀察鉆桿扭矩傳感器及鉆桿壓力傳感器記錄的數(shù)值變化；
[0044]③一組煤巖試件鉆孔結(jié)束后，停止鉆孔及加載，將鉆桿推進機構(gòu)和加載機壓頭恢復初始狀態(tài)，更換煤巖試件進行下一組試驗，全部試驗完成后，分析對比不同巖性下煤巖試件鉆孔過程中對鉆桿受力參數(shù)的影響規(guī)律。
[0045]本發(fā)明的一種上述的深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置的試驗方法，該試驗方法用于研究不同應力及瓦斯壓力條件下瓦斯抽采效率，包括以下步驟:
[0046]①從制備好的幾個巖性相同的煤巖試件中取一個放入箱體容器中，通過導氣管將瓦斯氣源與箱體容器中的透氣板進氣孔相連，打開瓦斯氣源向煤巖試件通入瓦斯氣體，調(diào)節(jié)減壓穩(wěn)壓閥使瓦斯壓力值為設定的第一組值，然后通氣一段時間直至氣體壓力傳感器數(shù)值穩(wěn)定。
[0047]②接著調(diào)節(jié)好加載機壓頭和鉆桿推進機構(gòu)，通過加載機壓頭對煤巖試件加壓，與此同時通過鉆桿對煤巖試件鉆孔，并觀測此過程中氣體壓力傳感器所記錄的數(shù)值變化，煤巖試件鉆孔過程中對煤巖試件加載的力不超過煤巖試件破壞載荷；
[0048]③一組煤巖試件鉆孔結(jié)束后，停止對煤巖試件加壓和加氣，將鉆桿推進機構(gòu)和加載機壓頭恢復初始位置，接著通過改變瓦斯壓力、增加鉆孔數(shù)目、改變鉆孔角度和鉆桿直徑，完成多組煤巖試件的鉆孔；
[0049]④最后對比并分析不同瓦斯壓力、不同應力及鉆孔參數(shù)條件下瓦斯壓力值變化規(guī)律。
[0050]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置，其特征在于:包括用于模擬研究煤巖層瓦斯運移規(guī)律的煤巖體氣-固耦合滲透性試驗系統(tǒng)、用于模擬深部煤層不同采動應力的煤巖體試件加載系統(tǒng)、用于模擬瓦斯壓力變化的加氣系統(tǒng)、用于模擬瓦斯抽放鉆孔的煤巖體試件鉆孔系統(tǒng)； 所述煤巖體氣-固耦合滲透性試驗系統(tǒng)包括箱體容器(7)，箱體容器(7)的頂部及一側(cè)敞開，箱體容器(7)另一側(cè)開設導氣管孔，箱體容器(7)內(nèi)設置煤巖試件，煤巖試件上部設置壓板;所述煤巖體試件加載系統(tǒng)包括加載機壓頭(9)和加載機底盤(15)，加載機底盤(15)上放置箱體容器(7)，加載機壓頭(9)設置在壓板上方;所述加氣系統(tǒng)包括瓦斯氣源(16)和導氣管(17)，導氣管(17)—端與瓦斯氣源(16)相連，導氣管(17)另一端伸入箱體容器(7)的導氣管孔，導氣管(17)上設有氣體壓力傳感器(10)、氣體質(zhì)量流量計(11)和減壓穩(wěn)壓閥(12)，氣體壓力傳感器(10)和氣體質(zhì)量流量計(11)通過數(shù)據(jù)采集儀(13)連接計算機(14);所述煤巖體試件鉆孔系統(tǒng)包括鉆桿(6)，鉆桿(6)設置在箱體容器(7)敞開的一側(cè)并與鉆桿推進機構(gòu)相連，鉆桿(6)上設有鉆桿扭矩傳感器(5)和鉆桿壓力傳感器(18)，鉆桿扭矩傳感器(5)和鉆桿壓力傳感器(18)通過數(shù)據(jù)采集儀(13)連接計算機(14)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置，其特征在于:所述煤巖體氣-固耦合滲透性試驗系統(tǒng)還包括密封材料層和透氣板(8)，透氣板(8)與煤巖試件正對導氣管孔一側(cè)表面緊貼，透氣板(8)內(nèi)部為中空，透氣板(8)緊貼煤巖試件一側(cè)均布有多個透氣孔，透氣板(8)另一側(cè)設置進氣孔，進氣孔與導氣管(17)密封連接;密封材料層包括在透氣板(8)外表面和煤巖試件除了正對鉆桿(6)—側(cè)的其他表面涂抹的一層聚氨酯密封膠，以及包裹在聚氨酯密封膠外側(cè)的高彈性抗撕拉硅膠板。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置，其特征在于:所述加載機壓頭(9)設有與壓板尺寸相匹配的墊塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置，其特征在于:所述鉆桿推進機構(gòu)包括推進油缸(I)、推進導軌(2)、電機(3)和鉆機固定臺(4)，鉆機固定臺(4)設置在推進導軌(2)上并與推進油缸(I)相連，電機(3)設置在鉆機固定臺(4)上并通過減速器、聯(lián)軸器與鉆桿(6)相連。5.—種如權(quán)利要求1所述的深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置的試驗方法，該試驗方法用于研究不同應力下深部煤巖體瓦斯運移規(guī)律，其特征在于，包括以下步驟: ①將制好的煤巖試件放入箱體容器中； ②把箱體容器置于加載機底盤上； ③將瓦斯氣源通過導氣管與箱體容器相連接； ④根據(jù)試驗方案選擇一組瓦斯壓力，通過減壓穩(wěn)壓閥控制并向箱體容器內(nèi)的煤巖試件通氣一段時間，直至氣體壓力傳感器數(shù)值基本穩(wěn)定，然后開始通過加載機壓頭對煤巖試件加壓，同時觀測記錄的氣體壓力傳感器數(shù)值變化，觀測加載壓力變化及煤巖試件變形，當加載機壓頭加壓至設定的壓力值時停止加壓與通氣，接著取出煤巖試件并更換新煤巖試件，另取一組瓦斯壓力值，繼續(xù)下一組實驗，試驗全部完成后，最后分析在不同瓦斯壓力及不同加載條件下通過煤巖試件的瓦斯氣體壓力值的變化規(guī)律。6.—種如權(quán)利要求1所述的深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置的試驗方法，該試驗方法用于研究不同巖性試件對鉆桿鉆進參數(shù)影響規(guī)律，其特征在于，包括以下步驟: ①從制備的不同巖性的煤巖試件中拿出一塊放入箱體容器中，然后調(diào)節(jié)好加載機壓頭對煤巖試件進行加載，直至壓力達到試驗設定值停止并維持該壓力不變； ②根據(jù)試驗方案，調(diào)節(jié)好鉆桿推進機構(gòu)，通過鉆桿對煤巖試件標好的位置進行鉆孔，同時觀察鉆桿扭矩傳感器及鉆桿壓力傳感器記錄的數(shù)值變化； ③一組煤巖試件鉆孔結(jié)束后，停止鉆孔及加載，將鉆桿推進機構(gòu)和加載機壓頭恢復初始狀態(tài)，更換煤巖試件進行下一組試驗，全部試驗完成后，分析對比不同巖性下煤巖試件鉆孔過程中對鉆桿受力參數(shù)的影響規(guī)律。7.—種如權(quán)利要求1所述的深部煤層瓦斯鉆孔抽放效果氣固耦合試驗裝置的試驗方法，該試驗方法用于研究不同應力及瓦斯壓力條件下瓦斯抽采效率，其特征在于，包括以下步驟: ①從制備好的幾個巖性相同的煤巖試件中取一個放入箱體容器中，通過導氣管將瓦斯氣源與箱體容器相連，打開瓦斯氣源向煤巖試件通入瓦斯氣體，調(diào)節(jié)減壓穩(wěn)壓閥使瓦斯壓力值為設定的第一組值，然后通氣一段時間直至氣體壓力傳感器數(shù)值穩(wěn)定。 ②接著調(diào)節(jié)好加載機壓頭和鉆桿推進機構(gòu)，通過加載機壓頭對煤巖試件加壓，與此同時通過鉆桿對煤巖試件鉆孔，并觀測此過程中氣體壓力傳感器所記錄的數(shù)值變化，煤巖試件鉆孔過程中對煤巖試件加載的力不超過煤巖試件破壞載荷； ③一組煤巖試件鉆孔結(jié)束后，停止對煤巖試件加壓和加氣，將鉆桿推進機構(gòu)和加載機壓頭恢復初始位置，接著通過改變瓦斯壓力、增加鉆孔數(shù)目、改變鉆孔角度和鉆桿直徑，完成多組煤巖試件的鉆孔； ④最后對比并分析不同瓦斯壓力、不同應力及鉆孔參數(shù)條件下瓦斯壓力值變化規(guī)律。
【文檔編號】G01N33/00GK105823854SQ201610162122
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月21日
【發(fā)明人】吳宇, 李盼, 張立強, 郝陽, 彭敏
【申請人】中國礦業(yè)大學