CN108761025A - 一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置 - Google Patents
一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108761025A CN108761025A CN201810527377.0A CN201810527377A CN108761025A CN 108761025 A CN108761025 A CN 108761025A CN 201810527377 A CN201810527377 A CN 201810527377A CN 108761025 A CN108761025 A CN 108761025A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid nitrogen
- customization
- coal sample
- reaction kettle
- real time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 196
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 98
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000003721 gunpowder Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/22—Fuels; Explosives
- G01N33/222—Solid fuels, e.g. coal
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置，包括液氮注入***和定制隔音玻璃罩，液氮注入***包括液氮罐和液氮增压泵，液氮罐通过管道与液氮增压泵连接，液氮罐与液氮增压泵连接的管道上安装有耐超低温流量计，液氮增压泵通过管道与定制反应釜连接，定制反应釜位于定制隔音玻璃罩内部。本实时监测液氮致裂煤样效果实验装置，定制反应釜为钢结构的双层真空杜瓦罐，可有效的降低液氮挥发速率，共设置四根波导杆，连接四个声发射传感器，可以实现液氮致裂煤体裂隙发育的定位功能，隔音玻璃罩可以降低周围的噪音，为声发射***提供更可靠的数据，实验装置可以根据反应时间变化实时监测液氮致裂煤样，动态分析液氮致裂煤样效果。
Description
技术领域
本发明涉及监测技术领域，具体为一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置。
背景技术
我国是一个煤炭资源大国，也是煤炭消费大国，随着开采活动的进行，煤炭资源的深部开采已经成为新常态，而深部埋藏煤层瓦斯赋存丰富，同时瓦斯灾害也更加严重。据统计，我国高瓦斯矿井和由瓦斯突出危险的矿井占到了全国矿井总量的30％，重、特大瓦斯事故的高发频率并没有得到根本性的解决，这将严重阻我国安全生产工作的顺利进行。因此，煤矿瓦斯抽采工作，势在必行。
我国大部分矿区煤层瓦斯赋存具有“三高两低”特征，尤其是深部煤层渗透率低，使得采用常规钻孔预抽煤层瓦斯效果不理想，增加了煤层瓦斯预抽时间。为了提高煤矿瓦斯预抽率、缩短预抽时间，应对煤层采取强化增透措施。目前常用的煤层增透技术主要有水力压裂、水利割缝和***增透等。水力压裂、水力割缝存在用水量较大、水锁效应、压裂液对环境有一定污染等问题；***增透技术(火药***、电力***、气体***等)容易导致二次危害，操作相对复杂。近年来，为解决以上煤层增透技术不足，高效预抽煤层瓦斯，降低环境污染，获得最大的经济效益，以N2、CO2以及液氮等作为压裂流体的无水压裂技术逐渐受到重视。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置，具有实时监测液氮致裂煤样，煤样内部裂隙发育情况，动态分析液氮致裂煤样效果的优点，解决了现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置，包括液氮注入***和定制隔音玻璃罩，所述液氮注入***包括液氮罐和液氮增压泵，液氮罐通过管道与液氮增压泵连接，液氮罐与液氮增压泵连接的管道上安装有耐超低温流量计，液氮增压泵通过管道与定制反应釜连接，定制反应釜位于定制隔音玻璃罩内部，液氮增压泵与定制反应釜连接的管道上安装有耐低温阀门，所述定制反应釜内底部放置有煤样，定制反应釜的侧壁上对称焊接有贯穿定制反应釜的波导杆，所述波导杆位于定制反应釜的一端与煤样壁面接触，波导杆的另一端连接有声发射传感器，所述声发射传感器的一端连接有声发射信号线，声发射信号线的一端贯穿定制隔音玻璃罩连接有数据采集箱，所述数据采集箱的一端连接有USB数据连接线，USB数据连接线的一端连接有声发射***电脑。
优选的，所述波导杆和声发射传感器均位于定制隔音玻璃罩内。
优选的，所述定制反应釜为钢结构的双层真空杜瓦罐，定制反应釜底部有真空泄压阀。
优选的，所述煤样为50mm*50mm的正方体。
优选的，所述波导杆设置有四根。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本实时监测液氮致裂煤样效果实验装置，液氮通过液氮增压泵向定制反应釜中输送液氮，耐超低温流量计可以监测输送液氮的流量，耐低温阀门控制液氮输送开关，定制反应釜为钢结构的双层真空杜瓦罐，可有效的降低液氮挥发速率，共设置四根波导杆，连接四个声发射传感器，可以实现液氮致裂煤体裂隙发育的定位功能，隔音玻璃罩可以降低周围的噪音，为声发射***提供更可靠的数据，实验装置可以根据反应时间变化实时监测液氮致裂煤样，煤样内部裂隙发育情况，动态分析液氮致裂煤样效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构图。
图中：1液氮注入***、11液氮罐、12液氮增压泵、13耐超低温流量计、14耐低温阀门、2定制反应釜、3煤样、4波导杆、5声发射传感器、51声发射信号线、6数据采集箱、61 USB数据连接线、7声发射***电脑、8定制隔音玻璃罩。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置，包括液氮注入***1和定制隔音玻璃罩8，液氮注入***包括液氮罐11和液氮增压泵12，液氮罐11通过管道与液氮增压泵12连接，液氮罐11与液氮增压泵12连接的管道上安装有耐超低温流量计13，液氮增压泵12通过管道与定制反应釜2连接，液氮增压泵12与定制反应釜2连接的管道上安装有耐低温阀门14，液氮通过液氮增压泵12向定制反应釜2中输送液氮，耐超低温流量计13可以监测输送液氮的流量，耐低温阀门14控制液氮输送开关，定制反应釜2为钢结构的双层真空杜瓦罐，可有效的降低液氮挥发速率，定制反应釜2底部有真空泄压阀，定制反应釜2位于定制隔音玻璃罩8内部，定制反应釜2内底部放置有煤样3，煤样3为50mm*50mm的正方体，定制反应釜2的侧壁上对称焊接有贯穿定制反应釜2的波导杆4，波导杆4设置有四根，波导杆4位于定制反应釜2的一端与煤样3壁面接触，四根波导杆4的另一端连接有四个声发射传感器5，可以实现液氮致裂煤体裂隙发育的定位功能，波导杆4和声发射传感器5均位于定制隔音玻璃罩8内，定制隔音玻璃罩8可以降低周围的噪音，为声发射***提供更可靠的数据，声发射传感器5的一端连接有声发射信号线51，声发射信号线51的一端贯穿定制隔音玻璃罩8连接有数据采集箱6，数据采集箱6的一端连接有USB数据连接线61，USB数据连接线61的一端连接有声发射***电脑7，声发射***电脑7通过USB数据连接线61将数据采集箱6中收集到的信号特征及能量波形就行处理分析。
工作过程：实验开始时，打开耐低温阀门14，液氮罐11里储存的液氮在液氮增压泵12的压力作用下注入到定制反应釜2中，耐超低温流量计13实时监测记录液氮注入定制反应釜2的流量，液氮浸没煤样3后，关闭耐低温阀门14，煤样3放置在定制反应釜2的底部，周围四个面与波导杆4接触，液氮致裂煤样3的过程中，煤样3内部的信号特征及能量波形通过波导杆4传送到声发射传感器5上，由数据采集箱6收集数据，声发射***电脑7通过USB数据连接线61将数据采集箱6中收集到的信号特征及能量波形就行处理分析，隔音玻璃罩8将定制反应釜2、波导杆4、声发射传感器5全程罩在其中，可以减少外界噪音对声发射仪器的影响，提供更加稳定准确的数据，等到液氮与煤样反应完毕，液氮挥发成氮气排出定制反应釜2。
综上所述：本实时监测液氮致裂煤样效果实验装置，液氮通过液氮增压泵12向定制反应釜2中输送液氮，耐超低温流量计13可以监测输送液氮的流量，耐低温阀门14控制液氮输送开关，定制反应釜2为钢结构的双层真空杜瓦罐，可有效的降低液氮挥发速率，共设置四根波导杆4，连接四个声发射传感器5，可以实现液氮致裂煤体裂隙发育的定位功能，隔音玻璃罩8可以降低周围的噪音，为声发射***提供更可靠的数据，实验装置可以根据反应时间变化实时监测液氮致裂煤样，煤样内部裂隙发育情况，动态分析液氮致裂煤样效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置，包括液氮注入***(1)和定制隔音玻璃罩(8)，其特征在于：所述液氮注入***包括液氮罐(11)和液氮增压泵(12)，液氮罐(11)通过管道与液氮增压泵(12)连接，液氮罐(11)与液氮增压泵(12)连接的管道上安装有耐超低温流量计(13)，液氮增压泵(12)通过管道与定制反应釜(2)连接，定制反应釜(2)位于定制隔音玻璃罩(8)内部，液氮增压泵(12)与定制反应釜(2)连接的管道上安装有耐低温阀门(14)，所述定制反应釜(2)内底部放置有煤样(3)，定制反应釜(2)的侧壁上对称焊接有贯穿定制反应釜(2)的波导杆(4)，所述波导杆(4)位于定制反应釜(2)的一端与煤样(3)壁面接触，波导杆(4)的另一端连接有声发射传感器(5)，所述声发射传感器(5)的一端连接有声发射信号线(51)，声发射信号线(51)的一端贯穿定制隔音玻璃罩(8)连接有数据采集箱(6)，所述数据采集箱(6)的一端连接有USB数据连接线(61)，USB数据连接线(61)的一端连接有声发射***电脑(7)。
2.根据权利要求1所述的一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置，其特征在于：所述波导杆(4)和声发射传感器(5)均位于定制隔音玻璃罩(8)内。
3.根据权利要求1所述的一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置，其特征在于：所述定制反应釜(2)为钢结构的双层真空杜瓦罐，定制反应釜(2)底部有真空泄压阀。
4.根据权利要求1所述的一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置，其特征在于：所述煤样(3)为50mm*50mm的正方体。
5.根据权利要求1所述的一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置，其特征在于：所述波导杆(4)设置有四根。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810527377.0A CN108761025A (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810527377.0A CN108761025A (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108761025A true CN108761025A (zh) | 2018-11-06 |
Family
ID=64003215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810527377.0A Pending CN108761025A (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108761025A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110702507A (zh) * | 2019-08-28 | 2020-01-17 | 西安科技大学 | 一种基于应力载荷下的实时监测煤体形变试验*** |
| CN113156079A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-23 | 西安科技大学 | 一种液氮浸没煤样裂纹时空演化及力学参数测试实验装置 |
| CN113433223A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-24 | 西安科技大学 | 一种液氮冻融煤体全过程声发射监测实验*** |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105136837A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-12-09 | 中国矿业大学 | 一种煤岩样品液氮循环冻融增透模拟试验***及方法 |
| CN105675724A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-06-15 | 中国矿业大学 | 含瓦斯煤体水力致裂裂隙场声发射定位监测装置及方法 |
| RU2587637C1 (ru) * | 2015-04-16 | 2016-06-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Способ стендовых акустико-эмиссионных измерений на образцах материалов при криогенных температурах |
| CN208188102U (zh) * | 2018-05-29 | 2018-12-04 | 西安科技大学 | 一种用于液氮致裂煤样效果监测实验装置 |
-
2018
- 2018-05-29 CN CN201810527377.0A patent/CN108761025A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2587637C1 (ru) * | 2015-04-16 | 2016-06-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Способ стендовых акустико-эмиссионных измерений на образцах материалов при криогенных температурах |
| CN105136837A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-12-09 | 中国矿业大学 | 一种煤岩样品液氮循环冻融增透模拟试验***及方法 |
| CN105675724A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-06-15 | 中国矿业大学 | 含瓦斯煤体水力致裂裂隙场声发射定位监测装置及方法 |
| CN208188102U (zh) * | 2018-05-29 | 2018-12-04 | 西安科技大学 | 一种用于液氮致裂煤样效果监测实验装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CHENGZHENG CAI ET AL.: "The effect of liquid nitrogen cooling on coal cracking and mechanical properties", 《ENERGY EXPLORATION & EXPLOITATION》, vol. 36, no. 6, 22 March 2018 (2018-03-22), pages 1609 - 1628 * |
| 王乔;赵东;冯增朝;周动;张超;: "基于CT扫描的煤岩钻孔注液氮致裂试验研究", 煤炭科学技术, no. 04, 15 April 2017 (2017-04-15), pages 148 - 154 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110702507A (zh) * | 2019-08-28 | 2020-01-17 | 西安科技大学 | 一种基于应力载荷下的实时监测煤体形变试验*** |
| CN110702507B (zh) * | 2019-08-28 | 2024-05-28 | 西安科技大学 | 一种基于应力载荷下的实时监测煤体形变试验*** |
| CN113156079A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-23 | 西安科技大学 | 一种液氮浸没煤样裂纹时空演化及力学参数测试实验装置 |
| CN113433223A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-24 | 西安科技大学 | 一种液氮冻融煤体全过程声发射监测实验*** |
| CN113433223B (zh) * | 2021-06-23 | 2024-01-23 | 西安科技大学 | 一种液氮冻融煤体全过程声发射监测实验*** |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108761025A (zh) | 一种实时监测液氮致裂煤样效果实验装置 | |
| CN206573380U (zh) | 煤岩三轴蠕变渗流试验*** | |
| CN209043750U (zh) | 一种煤岩体致裂、增渗、解吸耦合实验装置 | |
| CN104297128A (zh) | 一种高压水及负压加载状态下三轴应力渗流实验装置 | |
| CN207439876U (zh) | 一种页岩水化作用强度定量评价装置 | |
| CN102706768A (zh) | 瓦斯解吸仪 | |
| CN208188102U (zh) | 一种用于液氮致裂煤样效果监测实验装置 | |
| CN203214026U (zh) | 一种co2/n2置换开采冻土区天然气水合物实验模拟装置 | |
| CN2935115Y (zh) | 一种气瓶外测法水压试验装置 | |
| CN206710241U (zh) | 煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置 | |
| CN108756991A (zh) | 一种煤层注co2置换驱替瓦斯的***及方法 | |
| CN111323359A (zh) | 一种高压天然气-水***岩心自发渗吸测量装置及方法 | |
| CN209513334U (zh) | 一种适合采集高寒地区冰封期地表水溶解氧的采样器 | |
| CN101592588A (zh) | 一种隔水导管桩土相互作用机理试验装置 | |
| CN206668255U (zh) | 气测裂缝导流仪 | |
| CN206753568U (zh) | 一种用于三相流测井仪的超声波压力平衡探头 | |
| CN207212326U (zh) | 一种采用外爆声源装置***发射的油井动液面监测仪 | |
| CN207209948U (zh) | 一种断路器液压弹簧操动机构真空注油装置 | |
| CN202788782U (zh) | 一种高压露头平面模型实验*** | |
| CN212180570U (zh) | 一种高压天然气-水***岩心自发渗吸测量装置 | |
| CN203745344U (zh) | 红外促进瓦斯解吸的实验设备 | |
| CN209311473U (zh) | 一种地质勘探作业用土壤样品保存装置 | |
| CN209342210U (zh) | 一种自动化气体标准装置 | |
| CN204286940U (zh) | 一种具有调速与连续补水功能的气瓶水压***试验装置 | |
| CN201984002U (zh) | 外液侵入条件下水锁实验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |