CN109001418B - 一种含水煤体解堵能力测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含水煤体解堵能力测试装置及测试方法，测试装置包括煤样夹持部分、温度采集控制部分、蒸汽冷凝回流部分、介质供入部分、集气部分、集水部分；测试时，首先向煤体试样注入水分进行水饱和，然后测试重力作用下的自然排水量，最后通过注入气体介质计量注气排水量，先计算总注水量与自然排水量的差值，然后计算注气排水量与该差值的比率，以该比率作为评估煤层解堵能力的排放比指标。可以实现评估不同煤层煤质煤体的注气解堵能力，也可以实现针对同一煤芯试样测试并计算不同的驱替压力气体的排放比指标，进而得到不同的驱替压力气体对注气解堵能力的影响规律，进而为煤矿现场的高压气体驱替煤层水分作业提供基础数据支持和理论指导。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试装置及测试方法，具体是一种针对煤矿井下含水煤体煤样的解堵能力测试装置及测试方法，属于煤体测试技术领域。
背景技术
煤矿开采过程中如瓦斯***、煤与瓦斯突出等矿井灾害是矿井易发生的主要灾害。我国高阶煤和低阶煤所含瓦斯在资源总量中占2/3以上，我国煤矿中高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占15％左右。为保证煤矿开采的安全性，通常需采用专用设备把煤层、岩层和采空区中的瓦斯(煤层气)抽出或排出，改善煤层的透气性可有效进行瓦斯抽放。但我国煤矿的瓦斯(煤层气)赋存特殊，具有微孔隙、低渗透率、高吸附的特征，我国煤矿煤层渗透率平均只有1.1974×10-18～1.1596×10-14m2。其中渗透率小于0.1987×10-16m2的占35％，0.1987×10-16～0.1987×10-15m2占37％，大于0.1987×10-15m2的仅占28％。煤层气地面开发选区通常要求煤层的渗透率不低于0.1987×10-15m2，而我国高瓦斯突出煤层渗透率通常都小于0.1987×10-15m2。
为改善煤层透气性，现有技术中出现各种卸压增透技术，如高压水射流割缝、深孔松动***以及高压水力压裂等。其中由于高压水力压裂技术的有效影响半径大、可以大大减少施工钻孔的工程量、产生很好的经济社会效益，因此高压水力压裂技术广泛应用于我国煤矿。但由于水的张力作用，采用高压水力压裂技术在水注入煤层煤体后会有部分水残存在煤层裂隙中难以排出，进而造成煤体孔隙、裂隙堵塞，目前还没有成熟的方法解决该问题。国内部分矿井尝试在注水后采用高压气体驱替来排出部分残存水，进行解堵，高压气体可以为空气、氮气或二氧化碳等。但是我国煤层条件千差万别，不同煤层煤体在高压气体作用下排出水分的能力存在差异性，不同高压气体介质作用于同一煤层煤体使煤体排出水分的能力也存在差异性。目前尚没有针对煤层注气解堵能力测试的相关文献记载和相关数据记载。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种含水煤体解堵能力测试装置及测试方法，能够实现对含水煤体在高压驱替气体作用下排出水分的能力进行测试，进而为煤矿现场的高压气体驱替煤层水分作业提供基础数据支持和理论指导。
为实现上述目的，本含水煤体解堵能力测试装置包括煤样夹持部分、温度采集控制部分、蒸汽冷凝回流部分、介质供入部分、集气部分、集水部分；
所述的煤样夹持部分包括煤样夹持机构，煤样夹持机构是具有密闭容纳空腔的箱型结构，箱型结构的顶部设有介质注入管，介质注入管的一端与煤样夹持机构的密闭容纳空腔的顶部贯通连接，箱型结构的底部设有出水管，出水管的一端与煤样夹持机构的密闭容纳空腔的底部贯通连接；
所述的温度采集控制部分包括电加热保温内胆、测温传感器和加热温控机构；电加热保温内胆设置在箱型结构的煤样夹持机构内部、且电加热保温内胆围绕煤样夹持机构的密闭容纳空腔设置；测温传感器的测温端贯穿箱型结构的煤样夹持机构并伸入至密闭容纳空腔的内部；加热温控机构包括控制器、加热控制回路、温度反馈回路，控制器分别与电加热保温内胆和测温传感器电连接；
所述的集水部分包括集水槽；
所述的蒸汽冷凝回流部分包括回流三通截止阀、回流管和蒸汽冷凝管；回流三通截止阀的第一端口与介质注入管的另一端连接，回流三通截止阀的第二端口与回流管的一端连接，回流管的另一端与蒸汽冷凝管的蒸汽输入端连接，蒸汽冷凝管的冷凝端通过管路与集水槽连接；
所述的介质供入部分包括压力指示仪、介质注入三通截止阀、水通量测试仪、供水机构、减压阀和注气压力气瓶；介质注入三通截止阀的第一端口通过压力指示仪及管路与回流三通截止阀的第三端口连接，介质注入三通截止阀的第二端口通过水通量测试仪及管路与供水机构连接，介质注入三通截止阀的第三端口通过减压阀及管路与注气压力气瓶连接；
所述的集气部分包括泄排阀门、气水分离器、排水阀门、水体积流量记录仪、集气冷凝管、集气阀门和集气瓶；泄排阀门的一端与出水管的另一端连接，泄排阀门的另一端与气水分离器的输入端连接，气水分离器的水路输出端依次通过排水阀门和水体积流量记录仪与集水槽连接，气水分离器的气路输出端与集气冷凝管的气路输入端连通连接，集气冷凝管的冷凝输出端通过管路与排水阀门和水体积流量记录仪之间的管路连通连接，集气冷凝管的气路输出端通过集气阀门与集气瓶连接。
作为本发明的进一步改进方案，所述的回流三通截止阀和介质注入三通截止阀均是电磁控制三通截止阀，所述的泄排阀门、排水阀门、集气阀门和减压阀均是电磁控制阀，所述的供水机构设有电控阀门，所述的注气压力气瓶设有电控阀门，所述的水通量测试仪、压力指示仪和水体积流量记录仪均具有数据输出端口；含水煤体解堵能力测试装置还包括电控部分，电控部分包括工业控制计算机、煤样加热控制回路、注水控制回路、注气控制回路和数据计算输出回路，工业控制计算机分别与加热温控机构、回流三通截止阀、介质注入三通截止阀、供水机构的电控阀门、注气压力气瓶的电控阀门、压力指示仪、泄排阀门、排水阀门、集气阀门、水通量测试仪、减压阀、水体积流量记录仪电连接。
作为本发明的进一步改进方案，所述的煤样夹持机构包括煤样套筒、上封隔件、上密封盖、下封隔件和下密封盖；煤样套筒的内表面上下两端均设有安装内螺纹，所述的电加热保温内胆围绕设置在煤样套筒的外部；上封隔件和下封隔件是上下对称设置的阶梯轴结构，阶梯轴结构包括大径段和小径段，大径段的外径尺寸与煤样套筒的内径尺寸配合、且上封隔件和下封隔件的大径段上下相对设置，上封隔件和下封隔件的大径段分别通过密封垫圈与煤样套筒密闭连接；上封隔件上设有沿轴向方向贯穿上封隔件的介质注入通道和测温通道，介质注入通道的顶端与介质注入管连通连接，测温通道的顶端与测温传感器固定连接；下封隔件上设有沿轴向方向贯穿下封隔件的出水通道，出水通道的底端与出水管连通连接；上密封盖和下密封盖是上下对称的外螺纹套结构，外螺纹套结构的内径尺寸与阶梯轴结构的小径段的外径尺寸配合、外螺纹与煤样套筒的安装内螺纹尺寸配合，外螺纹套结构套接安装在阶梯轴结构的小径段上、且外螺纹套结构通过螺纹配合安装在煤样套筒上。
作为本发明的进一步改进方案，介质注入通道的顶端与介质注入管的连接位置设有介质注入密封件，测温通道的顶端与测温传感器的连接位置设有测温密封件，出水通道的底端与出水管的连接位置设有出水管密封件。
作为本发明的进一步改进方案，上封隔件和下封隔件的阶梯轴结构的大径段端面上设有向小径段方向凹陷的凹槽结构。
作为本发明的进一步改进方案，下封隔件的阶梯轴结构大径段端面上的凹槽结构设置成下小上大的锥形凹槽结构。锥形凹槽结构具有引流功能、便于水流的汇集。
作为本发明冷凝管的一种实施方式，所述的蒸汽冷凝管和集气冷凝管是直形冷凝管。
作为本发明的进一步改进方案，煤样套筒、上封隔件和下封隔件均采用耐高温的透明材质制作，煤样夹持机构上对应上封隔件和下封隔件的位置设有观察窗。
一种含水煤体解堵能力测试装置的测试方法，具体包括以下步骤：
a.选取煤样：在待测试煤层取大块煤样，记录煤系地层温度，然后密封包装运至实验室；
b.煤芯试样制作与安装：按照煤样夹持机构密闭容纳空腔的形状和尺寸制作煤芯试样，并将煤芯试样安装至煤样夹持机构的密闭容纳空腔内并进行密封；
c.煤芯试样的干燥处理：操作回流三通截止阀使介质注入管与回流管处于连通状态，然后开启加热温控机构，通过测温传感器的实时反馈将煤芯试样缓慢加热至100℃并保温，直至蒸汽冷凝管不再析出水分，然后关闭加热温控机构和回流三通截止阀，停止加热并逐渐降温至温度恒定为止；
d.煤芯试样的注水处理：操作回流三通截止阀使介质注入管与压力指示仪所在管路处于连通状态、操作介质注入三通截止阀使压力指示仪所在管路与水通量测试仪所在管路处于连通状态，开启供水机构向煤样夹持机构内部注水、直至饱和，注水期间通过压力指示仪观察注水压力，读取水通量测试仪的数值并记录总注水量，然后关闭回流三通截止阀和介质注入三通截止阀；
e.煤芯试样的自然排水处理：开启泄排阀门、排水阀门和集气阀门，煤芯试样内的水在自身重力作用下经水体积流量记录仪排入集水槽，记录重力作用下的自然排水量，直至不再排水为止，然后关闭泄排阀门、排水阀门和集气阀门；
f.煤芯试样的注气处理：重新开启加热温控机构，并将加热温度设定为煤芯试样所在的待测试煤层的煤系地层温度，加热后保温直至温度恒定；然后开启泄排阀门、排水阀门和集气阀门，并操作回流三通截止阀使介质注入管与压力指示仪所在管路处于连通状态、操作介质注入三通截止阀使压力指示仪所在管路与减压阀所在管路处于连通状态，将减压阀的压力设定为煤芯试样所在的待测试煤层的实际煤层注气压力后开启注气压力气瓶向煤样夹持机构内部注气，注气期间通过压力指示仪观察注气压力，观测水体积流量记录仪直至气水分离器和集气冷凝管不再排出水为止、并记录注气排水量；
g.采样数据处理计算输出：依次关闭加热温控机构、介质注入三通截止阀、回流三通截止阀、泄排阀门、排水阀门和集气阀门，先计算总注水量与自然排水量的差值，然后计算注气排水量与该差值的比率，以该比率作为评估煤层解堵能力的排放比指标。
与现有技术相比，本含水煤体解堵能力测试装置及测试方法可以通过更换根据不同煤层煤质煤体制备的煤芯试样实现测试并计算排放比指标，进而评估不同煤层煤质煤体的注气解堵能力；通过更换内置有不同压力气体的注气压力气瓶，可以实现针对同一煤芯试样测试并计算不同的驱替压力气体的排放比指标，进而得到不同的驱替压力气体对同一煤芯试样注气解堵能力的影响规律，进而为煤矿现场的高压气体驱替煤层水分作业提供基础数据支持和理论指导。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明煤样夹持机构的结构示意图。
图中：1、煤样夹持机构，2、加热温控机构，3、电加热保温内胆，4、煤芯试样，5、测温传感器，6、回流三通截止阀，7、介质注入管，8、回流管，9、蒸汽冷凝管，10、集水槽，11、介质注入三通截止阀，12、供水机构，13、水通量测试仪，14、压力指示仪，15、泄排阀门，16、气水分离器，17、排水阀门，18、水体积流量记录仪，19、减压阀，20、注气压力气瓶，21、集气阀门，22、集气冷凝管，23、集气瓶，24、煤样套筒，25、上密封盖，26、下密封盖，27、上封隔件，28、下封隔件，29、测温密封件，30、介质注入密封件，31、出水管密封件，32、出水管，33、密封垫圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本含水煤体解堵能力测试装置包括煤样夹持部分、温度采集控制部分、蒸汽冷凝回流部分、介质供入部分、集气部分、集水部分。
所述的煤样夹持部分包括煤样夹持机构1，煤样夹持机构1是具有密闭容纳空腔的箱型结构，箱型结构的顶部设有介质注入管7，介质注入管7的一端与煤样夹持机构1的密闭容纳空腔的顶部贯通连接，箱型结构的底部设有出水管32，出水管32的一端与煤样夹持机构1的密闭容纳空腔的底部贯通连接。
所述的温度采集控制部分包括电加热保温内胆3、测温传感器5和加热温控机构2；电加热保温内胆3设置在箱型结构的煤样夹持机构1内部、且电加热保温内胆3围绕煤样夹持机构1的密闭容纳空腔设置；测温传感器5的测温端贯穿箱型结构的煤样夹持机构1并伸入至密闭容纳空腔的内部；加热温控机构2包括控制器、加热控制回路、温度反馈回路，控制器分别与电加热保温内胆3和测温传感器5电连接。
所述的集水部分包括集水槽10。
所述的蒸汽冷凝回流部分包括回流三通截止阀6、回流管8和蒸汽冷凝管9；回流三通截止阀6的第一端口与介质注入管7的另一端连接，回流三通截止阀6的第二端口与回流管8的一端连接，回流管8的另一端与蒸汽冷凝管9的蒸汽输入端连接，蒸汽冷凝管9的冷凝端通过管路与集水槽10连接。
所述的介质供入部分包括压力指示仪14、介质注入三通截止阀11、水通量测试仪13、供水机构12、减压阀19和注气压力气瓶20；介质注入三通截止阀11的第一端口通过压力指示仪14及管路与回流三通截止阀6的第三端口连接，介质注入三通截止阀11的第二端口通过水通量测试仪13及管路与供水机构12连接，介质注入三通截止阀11的第三端口通过减压阀19及管路与注气压力气瓶20连接。
所述的集气部分包括泄排阀门15、气水分离器16、排水阀门17、水体积流量记录仪18、集气冷凝管22、集气阀门21和集气瓶23；泄排阀门15的一端与出水管32的另一端连接，泄排阀门15的另一端与气水分离器16的输入端连接，气水分离器16的水路输出端依次通过排水阀门17和水体积流量记录仪18与集水槽10连接，气水分离器16的气路输出端与集气冷凝管22的气路输入端连通连接，集气冷凝管22的冷凝输出端通过管路与排水阀门17和水体积流量记录仪18之间的管路连通连接，集气冷凝管22的气路输出端通过集气阀门21与集气瓶23连接。
以需了解某煤矿地下煤层的煤体解堵能力为例，本含水煤体解堵能力测试装置在进行煤样测试时，首先在待测试煤层取大块煤样，记录煤系地层温度为25℃，然后密封包装运至实验室；
然后按照煤样夹持机构1圆柱形密闭容纳空腔的φ5cm×10cm尺寸制作煤芯试样4，并将煤芯试样4安装至煤样夹持机构1的密闭容纳空腔内进行密封；
操作回流三通截止阀6使介质注入管7与回流管8处于连通状态，然后开启加热温控机构2，通过测温传感器5的实时反馈将煤芯试样4缓慢加热至100℃并保温，直至蒸汽冷凝管9不再析出水分，然后关闭加热温控机构2和回流三通截止阀6，停止加热并逐渐降温至温度恒定为止；
然后操作回流三通截止阀6使介质注入管7与压力指示仪14所在管路处于连通状态、操作介质注入三通截止阀11使压力指示仪14所在管路与水通量测试仪13所在管路处于连通状态，开启供水机构12向煤样夹持机构1内部注水、直至饱和，注水期间通过压力指示仪14观察注水压力，读取水通量测试仪13的数值并记录总注水量为20cm3，然后关闭回流三通截止阀6和介质注入三通截止阀11；
然后开启泄排阀门15、排水阀门17和集气阀门21，煤芯试样4内的水在自身重力作用下经水体积流量记录仪18排入集水槽10，直至不再排水为止，记录重力作用下的自然排水量为4cm3，然后关闭泄排阀门15、排水阀门17和集气阀门21；
然后重新开启加热温控机构2，并将加热温度设定为25℃，加热后保温直至温度恒定；
然后开启泄排阀门15、排水阀门17和集气阀门21，并操作回流三通截止阀6使介质注入管7与压力指示仪14所在管路处于连通状态、操作介质注入三通截止阀11使压力指示仪14所在管路与减压阀19所在管路处于连通状态，将减压阀19的压力设定为实际煤层注气压力10MPa后开启注气压力气瓶20向煤样夹持机构1内部注气，注气期间通过压力指示仪14观察注气压力，观测水体积流量记录仪18直至气水分离器16和集气冷凝管22不再排出水为止、并记录注气排水量为10cm3；
最后依次关闭加热温控机构2、介质注入三通截止阀11、回流三通截止阀6、泄排阀门15、排水阀门17和集气阀门21，先计算总注水量与自然排水量的差值，然后计算注气排水量与该差值的比率，以该比率作为评估煤层解堵能力的排放比指标，即排放比为：10cm3/(20cm3-4cm3)＝0.625。
为了能够实现测试过程的自动化操作，作为本发明的进一步改进方案，所述的回流三通截止阀6和介质注入三通截止阀11均是电磁控制三通截止阀，所述的泄排阀门15、排水阀门17、集气阀门21和减压阀19均是电磁控制阀，所述的供水机构12设有电控阀门，所述的注气压力气瓶20设有电控阀门，所述的水通量测试仪13、压力指示仪14和水体积流量记录仪18均具有数据输出端口；含水煤体解堵能力测试装置还包括电控部分，电控部分包括工业控制计算机、煤样加热控制回路、注水控制回路、注气控制回路和数据计算输出回路，工业控制计算机分别与加热温控机构2、回流三通截止阀6、介质注入三通截止阀11、供水机构12的电控阀门、注气压力气瓶20的电控阀门、压力指示仪14、泄排阀门15、排水阀门17、集气阀门21、水通量测试仪13、减压阀19、水体积流量记录仪18电连接。通过工业控制计算机的控制可以实现加热温控机构2和各个阀门的自动启闭，可以实现自动数据采集与计算。
为了便于煤芯试样4安装在煤样夹持机构1的密闭容纳空腔内部，作为本发明的进一步改进方案，如图2所示，所述的煤样夹持机构1包括煤样套筒24、上封隔件27、上密封盖25、下封隔件28和下密封盖26；煤样套筒24的内表面上下两端均设有安装内螺纹，所述的电加热保温内胆3围绕设置在煤样套筒24的外部；上封隔件27和下封隔件28是上下对称设置的阶梯轴结构，阶梯轴结构包括大径段和小径段，大径段的外径尺寸与煤样套筒24的内径尺寸配合、且上封隔件27和下封隔件28的大径段上下相对设置，上封隔件27和下封隔件28的大径段分别通过密封垫圈33与煤样套筒24密闭连接；上封隔件27上设有沿轴向方向贯穿上封隔件27的介质注入通道和测温通道，介质注入通道的顶端与介质注入管7连通连接，测温通道的顶端与测温传感器5固定连接；下封隔件28上设有沿轴向方向贯穿下封隔件28的出水通道，出水通道的底端与出水管32连通连接；上密封盖25和下密封盖26是上下对称的外螺纹套结构，外螺纹套结构的内径尺寸与阶梯轴结构的小径段的外径尺寸配合、外螺纹与煤样套筒24的安装内螺纹尺寸配合，外螺纹套结构套接安装在阶梯轴结构的小径段上、且外螺纹套结构通过螺纹配合安装在煤样套筒24上。通过拆卸组装上封隔件27或下封隔件28可以实现煤芯试样4的置入或取出。
为了进一步保证煤样夹持机构1内腔的密闭效果，作为本发明的进一步改进方案，介质注入通道的顶端与介质注入管7的连接位置设有介质注入密封件30，测温通道的顶端与测温传感器5的连接位置设有测温密封件29，出水通道的底端与出水管32的连接位置设有出水管密封件31。
为了实现均匀注水或注气、实现均匀收集煤芯试样4内的水分，作为本发明的进一步改进方案，上封隔件27和下封隔件28的阶梯轴结构的大径段端面上设有向小径段方向凹陷的凹槽结构。
为了便于收集煤芯试样4内的水分，作为本发明的进一步改进方案，下封隔件28的阶梯轴结构大径段端面上的凹槽结构设置成下小上大的锥形凹槽结构。锥形凹槽结构具有引流功能、便于水流的汇集。
作为本发明冷凝管的一种实施方式，所述的蒸汽冷凝管9和集气冷凝管22是直形冷凝管。
为了便于观察注水情况，作为本发明的进一步改进方案，煤样套筒24、上封隔件27和下封隔件28均采用耐高温的透明材质制作，煤样夹持机构1上对应上封隔件27和下封隔件28的位置设有观察窗。
Claims (8)
1.一种含水煤体解堵能力测试装置，其特征在于，包括煤样夹持部分、温度采集控制部分、蒸汽冷凝回流部分、介质供入部分、集气部分、集水部分；
所述的煤样夹持部分包括煤样夹持机构(1)，煤样夹持机构(1)是具有密闭容纳空腔的箱型结构，箱型结构的顶部设有介质注入管(7)，介质注入管(7)的一端与煤样夹持机构(1)的密闭容纳空腔的顶部贯通连接，箱型结构的底部设有出水管(32)，出水管(32)的一端与煤样夹持机构(1)的密闭容纳空腔的底部贯通连接；
所述的温度采集控制部分包括电加热保温内胆(3)、测温传感器(5)和加热温控机构(2)；电加热保温内胆(3)设置在箱型结构的煤样夹持机构(1)内部、且电加热保温内胆(3)围绕煤样夹持机构(1)的密闭容纳空腔设置；测温传感器(5)的测温端贯穿箱型结构的煤样夹持机构(1)并伸入至密闭容纳空腔的内部；加热温控机构(2)包括控制器、加热控制回路、温度反馈回路，控制器分别与电加热保温内胆(3)和测温传感器(5)电连接；
所述的集水部分包括集水槽(10)；
所述的蒸汽冷凝回流部分包括回流三通截止阀(6)、回流管(8)和蒸汽冷凝管(9)；回流三通截止阀(6)的第一端口与介质注入管(7)的另一端连接，回流三通截止阀(6)的第二端口与回流管(8)的一端连接，回流管(8)的另一端与蒸汽冷凝管(9)的蒸汽输入端连接，蒸汽冷凝管(9)的冷凝端通过管路与集水槽(10)连接；
所述的介质供入部分包括压力指示仪(14)、介质注入三通截止阀(11)、水通量测试仪(13)、供水机构(12)、减压阀(19)和注气压力气瓶(20)；介质注入三通截止阀(11)的第一端口通过压力指示仪(14)及管路与回流三通截止阀(6)的第三端口连接，介质注入三通截止阀(11)的第二端口通过水通量测试仪(13)及管路与供水机构(12)连接，介质注入三通截止阀(11)的第三端口通过减压阀(19)及管路与注气压力气瓶(20)连接；
所述的集气部分包括泄排阀门(15)、气水分离器(16)、排水阀门(17)、水体积流量记录仪(18)、集气冷凝管(22)、集气阀门(21)和集气瓶(23)；泄排阀门(15)的一端与出水管(32)的另一端连接，泄排阀门(15)的另一端与气水分离器(16)的输入端连接，气水分离器(16)的水路输出端依次通过排水阀门(17)和水体积流量记录仪(18)与集水槽(10)连接，气水分离器(16)的气路输出端与集气冷凝管(22)的气路输入端连通连接，集气冷凝管(22)的冷凝输出端通过管路与排水阀门(17)和水体积流量记录仪(18)之间的管路连通连接，集气冷凝管(22)的气路输出端通过集气阀门(21)与集气瓶(23)连接；
所述的回流三通截止阀(6)和介质注入三通截止阀(11)均是电磁控制三通截止阀，所述的泄排阀门(15)、排水阀门(17)、集气阀门(21)和减压阀(19)均是电磁控制阀，所述的供水机构(12)设有电控阀门，所述的注气压力气瓶(20)设有电控阀门，所述的水通量测试仪(13)、压力指示仪(14)和水体积流量记录仪(18)均具有数据输出端口；含水煤体解堵能力测试装置还包括电控部分，电控部分包括工业控制计算机、煤样加热控制回路、注水控制回路、注气控制回路和数据计算输出回路，工业控制计算机分别与加热温控机构(2)、回流三通截止阀(6)、介质注入三通截止阀(11)、供水机构(12)的电控阀门、注气压力气瓶(20)的电控阀门、压力指示仪(14)、泄排阀门(15)、排水阀门(17)、集气阀门(21)、水通量测试仪(13)、减压阀(19)、水体积流量记录仪(18)电连接。
2.根据权利要求1所述的含水煤体解堵能力测试装置，其特征在于，所述的煤样夹持机构(1)包括煤样套筒(24)、上封隔件(27)、上密封盖(25)、下封隔件(28)和下密封盖(26)；煤样套筒(24)的内表面上下两端均设有安装内螺纹，所述的电加热保温内胆(3)围绕设置在煤样套筒(24)的外部；上封隔件(27)和下封隔件(28)是上下对称设置的阶梯轴结构，阶梯轴结构包括大径段和小径段，大径段的外径尺寸与煤样套筒(24)的内径尺寸配合、且上封隔件(27)和下封隔件(28)的大径段上下相对设置，上封隔件(27)和下封隔件(28)的大径段分别通过密封垫圈(33)与煤样套筒(24)密闭连接；上封隔件(27)上设有沿轴向方向贯穿上封隔件(27)的介质注入通道和测温通道，介质注入通道的顶端与介质注入管(7)连通连接，测温通道的顶端与测温传感器(5)固定连接；下封隔件(28)上设有沿轴向方向贯穿下封隔件(28)的出水通道，出水通道的底端与出水管(32)连通连接；上密封盖(25)和下密封盖(26)是上下对称的外螺纹套结构，外螺纹套结构的内径尺寸与阶梯轴结构的小径段的外径尺寸配合、外螺纹与煤样套筒(24)的安装内螺纹尺寸配合，外螺纹套结构套接安装在阶梯轴结构的小径段上、且外螺纹套结构通过螺纹配合安装在煤样套筒(24)上。
3.根据权利要求2所述的含水煤体解堵能力测试装置，其特征在于，介质注入通道的顶端与介质注入管(7)的连接位置设有介质注入密封件(30)，测温通道的顶端与测温传感器(5)的连接位置设有测温密封件(29)，出水通道的底端与出水管(32)的连接位置设有出水管密封件(31)。
4.根据权利要求2所述的含水煤体解堵能力测试装置，其特征在于，上封隔件(27)和下封隔件(28)的阶梯轴结构的大径段端面上设有向小径段方向凹陷的凹槽结构。
5.根据权利要求4所述的含水煤体解堵能力测试装置，其特征在于，下封隔件(28)的阶梯轴结构大径段端面上的凹槽结构设置成下小上大的锥形凹槽结构。
6.根据权利要求2所述的含水煤体解堵能力测试装置，其特征在于，煤样套筒(24)、上封隔件(27)和下封隔件(28)均采用耐高温的透明材质制作，煤样夹持机构(1)上对应上封隔件(27)和下封隔件(28)的位置设有观察窗。
7.根据权利要求1所述的含水煤体解堵能力测试装置，其特征在于，所述的蒸汽冷凝管(9)和集气冷凝管(22)是直形冷凝管。
8.一种含水煤体解堵能力测试装置的测试方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a.选取煤样：在待测试煤层取大块煤样，记录煤系地层温度，然后密封包装运至实验室；
b.煤芯试样制作与安装：按照煤样夹持机构(1)密闭容纳空腔的形状和尺寸制作煤芯试样(4)，并将煤芯试样(4)安装至煤样夹持机构(1)的密闭容纳空腔内并进行密封；
c.煤芯试样的干燥处理：操作回流三通截止阀(6)使介质注入管(7)与回流管(8)处于连通状态，然后开启加热温控机构(2)，通过测温传感器(5)的实时反馈将煤芯试样(4)缓慢加热至100℃并保温，直至蒸汽冷凝管(9)不再析出水分，然后关闭加热温控机构(2)和回流三通截止阀(6)，停止加热并逐渐降温至温度恒定为止；
d.煤芯试样的注水处理：操作回流三通截止阀(6)使介质注入管(7)与压力指示仪(14)所在管路处于连通状态、操作介质注入三通截止阀(11)使压力指示仪(14)所在管路与水通量测试仪(13)所在管路处于连通状态，开启供水机构(12)向煤样夹持机构(1)内部注水、直至饱和，注水期间通过压力指示仪(14)观察注水压力，读取水通量测试仪(13)的数值并记录总注水量，然后关闭回流三通截止阀(6)和介质注入三通截止阀(11)；
e.煤芯试样的自然排水处理：开启泄排阀门(15)、排水阀门(17)和集气阀门(21)，煤芯试样(4)内的水在自身重力作用下经水体积流量记录仪(18)排入集水槽(10)，记录重力作用下的自然排水量，直至不再排水为止，然后关闭泄排阀门(15)、排水阀门(17)和集气阀门(21)；
f.煤芯试样的注气处理：重新开启加热温控机构(2)，并将加热温度设定为煤芯试样(4)所在的待测试煤层的煤系地层温度，加热后保温直至温度恒定；然后开启泄排阀门(15)、排水阀门(17)和集气阀门(21)，并操作回流三通截止阀(6)使介质注入管(7)与压力指示仪(14)所在管路处于连通状态、操作介质注入三通截止阀(11)使压力指示仪(14)所在管路与减压阀(19)所在管路处于连通状态，将减压阀(19)的压力设定为煤芯试样(4)所在的待测试煤层的实际煤层注气压力后开启注气压力气瓶(20)向煤样夹持机构(1)内部注气，注气期间通过压力指示仪(14)观察注气压力，观测水体积流量记录仪(18)直至气水分离器(16)和集气冷凝管(22)不再排出水为止、并记录注气排水量；
g.采样数据处理计算输出：依次关闭加热温控机构(2)、介质注入三通截止阀(11)、回流三通截止阀(6)、泄排阀门(15)、排水阀门(17)和集气阀门(21)，先计算总注水量与自然排水量的差值，然后计算注气排水量与该差值的比率，以该比率作为评估煤层解堵能力的排放比指标。
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