CN206710241U - 煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置，包括高浓度瓦斯罐、气体质量流量计、电阻率测量仪、煤岩专用罐、瓦斯解吸检测***、安全检测***、计算机，其中高浓度瓦斯罐通过排气管与气体质量流量计连接，气体质量流量计通过排气管与煤岩专用罐连接，煤岩专用罐通过排气管与瓦斯解吸检测***连接，电阻率测量仪通过信号传输线、测量电极铜片与煤岩专用罐连接，气体质量流量计、电阻率测量仪和瓦斯解吸检测***通过信号传输线与计算机连接。本装置结构合理简单，测量准确，可以实时测量不同煤岩瓦斯吸附解吸含量下的电阻率值，数据可观化，成图直观化，为研究煤岩瓦斯吸附解吸对电阻率变化影响的机理奠定基础。

Description

煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置

技术领域

本实用新型涉及煤岩分析领域，具体而言，是测定煤岩吸附解吸的含量对煤岩电阻率变化影响机理研究的一种装置。

背景技术

随着我国煤矿开采深度和开采难度的增大，煤与瓦斯突出日益严重，矿井瓦斯形成于煤的变质时期，主要吸附在煤岩的孔隙和裂隙中，煤岩-围岩体系在瓦斯压力和煤岩共同应力下处于相对平衡状态，当煤矿开采时，很容易破坏两者之间的平衡，极易发生煤与瓦斯突出事故。煤岩瓦斯的存在往往会改变煤岩电阻率，很多学者做了大量关于煤岩电性参数的研究工作，准确测定并分析煤岩瓦斯吸附解吸含量和煤岩电阻率的关系，对于评价煤矿开采工作面瓦斯涌出量预测、瓦斯突出预测是重要的依据，也是治理煤与瓦斯突出事故的重要基础参数。

测量瓦斯吸附解吸含量和煤岩电阻率的仪器研究在我国处于空白领域，该装置的缺乏严重阻碍煤岩瓦斯含量对煤层电阻率变化影响机理研究。一些学者只能单独通过煤岩电阻率测量装置和煤岩瓦斯解吸附装置进行实验，但是该方法很难得到煤岩吸附解吸随煤岩电阻率变化的实时数据，所取得数据往往误差较大。目前，作为我国唯一的煤岩吸附过程中的电阻率测量装置实用新型，中国专利号CN 204228822 U，公布了一种煤岩吸附过程中的电阻率测量装置，包括高压氦气瓶、待测瓶、高精度气体质量流量计、煤岩夹持器、煤岩加压***、压力传感器、直流电阻率测量仪器和计算机，该装置虽然可以完成瓦斯吸附含量和煤层电阻率的测定，但是该装置自动化程度低，操作起来比较复杂；作为我国唯一的煤岩解吸过程中的电阻率测量装置实用新型，中国专利号CN 204287324 U，公布了一种煤岩解吸过程中的电阻率测量装置，包括密封罐、真空泵、气体储存罐、直流电阻率测量仪器、气体质量流量计和计算机。该装置虽然可以完成瓦斯解吸含量和煤层电阻率的测定，气体质量流量计的使用极大增加成本，此外煤岩解吸气体初速度较大，而后期很微弱，气体流量计无法感应微弱的瓦斯解吸或吸附气体，很容易超过高精度气体流量计的量程范围，故采用气体质量流量计的煤岩解吸过程中的电阻率测量装置存在测量误差较大的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置，既能同时测量煤岩吸附解吸含量和煤岩电阻率的值，又能保证测量煤岩瓦斯吸附解吸随煤岩电阻率变化规律分析研究结果的可靠性和准确性，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型提出煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置，包括高浓度瓦斯罐、气体质量流量计、电阻率测量仪、煤岩专用罐、恒温水浴装置、瓦斯解吸检测***、安全***、集气袋、信号传输线、排气管、计算机，其中高浓度瓦斯罐通过排气管与气体质量流量计连接，气体质量流量计通过排气管与煤岩专用罐连接，煤岩专用罐整体处于恒温水浴装置中并通过排气管与瓦斯解吸检测***连接，电阻率测量仪通过信号传输线、测量电极铜片与煤岩专用罐中的煤岩试件连接，安全***通过信号传输线与瓦斯解吸检测***连接，集气袋通过排气管分别与瓦斯解吸检测***和高浓度瓦斯罐连接，气体质量流量计、电阻率测量仪和瓦斯解吸检测***通过信号传输线与计算机连接。

进一步，所述煤岩专用罐包括煤岩试件、吸附缶、测量电极铜片、压力传感器、温度传感器、精密数字压力表、气体压力***、绝缘盖，煤岩试件两端安置测量电极铜片并引出信号传输线，煤岩试件固定在吸附缶，在吸附缶上安置温度传感器、压力传感器、气体压力***和精密数字压力表，绝缘盖密封好煤岩试件。

进一步，所述瓦斯解吸检测***包括真空泵、电磁两位三通阀门、量筒、油槽、激光探测仪、温度传感器、控制电路盒、继电器、单片机，在煤岩专用罐和量筒之间依次设置控制阀门、真空泵、电磁两位三通阀门，量筒内部安放浮板，量筒下部通过导管与油槽连接，激光探测仪安置在量筒上部并通过信号传输线与单片机连接，继电器与真空泵、控制电路盒、激光探测仪和电磁两位三通阀门连接。

进一步，所述安全***包括报警指示灯、紧急制动开关、信号传输线，继电器通过信号传输线与报警指示灯和紧急制动开关连接。

进一步，所述集气袋通过排气管分别与瓦斯解吸检测***和高浓度瓦斯罐连接，集气袋和瓦斯解吸检测***之间安置真空泵，集气袋和高浓度瓦斯罐之间依次安置真空泵和控制阀门。

进一步，所述量筒内部上部的浮板为圆形泡沫浮板。

进一步，所述量筒内部的油为石蜡油。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置中的瓦斯解吸检测***，煤岩瓦斯解吸气体从量筒下端进入，微弱的气泡也能引起量筒内部石蜡油液面的变化，激光探测仪对于极其微量的瓦斯气体也能检测到，测量更加精准，与采用气体质量流量计测量煤岩瓦斯解吸装置的对比，解决了超过气体流量计的量程范围或无法感应微弱的瓦斯解吸气体测量不准确的问题；集气袋和瓦斯解吸检测***之间安置真空泵，集气袋和高浓度瓦斯罐之间依次安置真空泵和控制阀门，实现瓦斯气体的循环使用，节约资源、保护环境；整套装置的特征在于符合实验原理的全自动数据采集***，测量过程全自动完成，不仅能同时测量煤岩吸附解吸含量和煤岩电阻率的值，而且还可以保证测量煤岩瓦斯吸附解吸随煤岩电阻率变化规律分析研究结果的可靠性和准确性，为研究煤岩吸附解吸对煤岩电阻率变化影响机理奠定基础。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并在某种程度上，基于对下文的考察，研究本领域技术人员而言是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。

附图说明

图1 为本实用新型煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置结构图；

图2 为本实用新型恒温油浴装置结构图。

图中：1高浓度瓦斯罐、2精密数字压力表、3气体质量流量计、4排气管、5信号传输线、6控制阀门、7真空泵、8直流电阻率测量仪、9恒温油浴装置、10煤岩专用罐、11煤岩试件、12压力传感器、13温度传感器、14测量电极铜片、15吸附缶、16气体压力***、17精密数字压力表、18恒温油浴、19绝缘盖、20电磁两位三通阀门、21量筒、22油槽、23激光探测仪、24控制电路盒、25单片机、26继电器、27集气袋、28报警指示灯、29紧急制动开关、30电源开关、31计算机、32浮板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置，参见图1，主要包括高浓度瓦斯罐1、气体质量流量计3、电阻率测量仪8、恒温油浴装置9、煤岩专用罐10、瓦斯解吸检测***、安全***、集气袋27、计算机31，其中高浓度瓦斯罐1左边安置第一控制阀门601，气体质量流量计3检测从高浓度瓦斯罐1流入煤岩专用罐10的瓦斯气体，第二控制控制阀门602可随时关闭，真空泵701将高浓度瓦斯罐1的瓦斯气体抽到煤岩专用罐10中，电阻率测量仪8通过信号传输线5、测量电极铜片14与煤岩试件11连接，煤岩专用罐10安置在恒温水浴装置9中，煤岩专用罐10与瓦斯解吸检测***连接并依次安置第三控制阀门603、真空泵702和电磁两位三通阀门20，安全***通过信号传输线5与瓦斯解吸检测***连接，集气袋27分别与瓦斯解吸检测***和高浓度瓦斯罐1连接，气体质量流量计3、电阻率测量仪8和瓦斯解吸检测***通过信号传输线5与计算机31连接，计算机21能够自动记录、储存煤岩瓦斯吸附解吸气体和煤岩电阻率的值并拟合出二者的关系曲线，集气袋27和高浓度瓦斯罐之间依次安置真空泵704、第四控制阀门604。

煤岩专用罐10包括煤岩试件11、吸附缶15、测量电极铜片14、压力传感器12、温度传感器13、精密数字压力表17、气体压力***16、绝缘盖19，将取得煤岩样品加工成型，在煤岩试件11两端挖孔放入测量电极铜片14并引出信号传输线5，用煤粉铺平压实，再用密封试剂固定好煤岩试件11，防止测量煤岩电阻率时出现接触不稳引起误差；吸附缶15为可伸缩固定架，通过伸缩可以固定不同型号的煤岩试件，在吸附缶15上安置温度传感器13、压力传感器12、气体压力***16和精密数字压力表17，绝缘盖19与煤岩专用罐10之间用密封试剂密封。

瓦斯解吸检测***包括真空泵702、703、电磁两位三通阀20、量筒21、油槽22、激光探测仪23、控制电路盒24、控制电路盒25、继电器26，量筒21不间断排油测量煤岩瓦斯解吸的含量，电磁两位三通阀门20连通量筒21与真空泵702，真空泵702启动后抽排量筒21中液体油，同时激光探测仪23测量量筒内部油位高度，当油位高度为0时，自动关闭真空泵702，测量就绪状态；真空泵702将煤岩试件11解吸的瓦斯气体抽入到量筒中，激光探测仪21通过检测量筒19内部的浮板高度变化测得煤岩试件11瓦斯解吸的含量，排油体积为排油高度与量筒截面积的乘积，通过信号传输线5传到控制电路盒25，继电器26与真空泵703、控制电路盒25、激光探测仪23和电磁两位三通阀门20连接；控制电路盒25为我们独立研发程序，可以全自动检测煤岩瓦斯解吸的含量，量筒21外部的刻度可以人工随时检查激光探测仪23测量的数据是否准确。重复上述操作，直至煤岩无解吸气体产生，或人工中止。

安全***包括报警指示灯28、紧急制动开关29、信号传输线，继电器26与报警指示灯27、紧急制动开关29连接，当装置出现异常时，报警指示灯25开始闪烁，3s之后，紧急制动开关29自动切断电源。

显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置，包括高浓度瓦斯罐、气体质量流量计、电阻率测量仪、煤岩专用罐、恒温水浴装置、瓦斯解吸检测***、安全***、集气袋、计算机，其中高浓度瓦斯罐通过排气管与气体质量流量计连接，气体质量流量计通过排气管与煤岩专用罐连接，煤岩专用罐整体处于恒温水浴装置中并通过排气管与瓦斯解吸检测***连接，电阻率测量仪通过信号传输线、测量电极铜片与煤岩专用罐中的煤岩试件连接，安全***通过信号传输线与瓦斯解吸检测***连接，集气袋通过排气管分别与瓦斯解吸检测***和高浓度瓦斯罐连接，气体质量流量计、电阻率测量仪和瓦斯解吸检测***通过信号传输线与计算机连接。

2.根据权利要求1所述的煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置，其特征在于：所述煤岩专用罐包括煤岩试件、吸附缶、测量电极铜片、压力传感器、温度传感器、精密数字压力表、气体压力***、绝缘盖，煤岩试件两端安置测量电极铜片并引出信号传输线，煤岩试件固定在吸附缶，在吸附缶上安置温度传感器、压力传感器、气体压力***和精密数字压力表，绝缘盖密封好煤岩试件。

3.根据权利要求1所述的煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置，其特征在于：所述瓦斯解吸检测***包括真空泵、电磁两位三通阀门、量筒、油槽、激光探测仪、温度传感器、控制电路盒、继电器、单片机，在煤岩专用罐和量筒之间依次设置第三控制阀门、真空泵和电磁两位三通阀门，量筒内部安放浮板，量筒下部通过导管与油槽连接，激光探测仪安置在量筒上部并通过信号传输线与单片机连接，继电器与真空泵、控制电路盒、激光探测仪和电磁两位三通阀门连接。

4.根据权利要求1所述的煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置，其特征在于：所述安全***包括报警指示灯、紧急制动开关，继电器通过信号传输线与报警指示灯和紧急制动开关连接。

5.根据权利要求1所述的煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置，其特征在于：所述集气袋通过排气管分别与瓦斯解吸检测***和高浓度瓦斯罐连接，集气袋和瓦斯解吸检测***之间安置真空泵，集气袋和高浓度瓦斯罐之间依次安置真空泵和第四控制阀门。

6.根据权利要求3所述的煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置，其特征在于：所述量筒内部安放的浮板为圆形泡沫浮板。

7.根据权利要求3所述的煤岩吸附解吸一体化电阻率测量装置，其特征在于：所述量筒内部的油为石蜡油。