一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括瓦斯氣瓶、空氣壓縮機(jī)及模具，所述的瓦斯氣瓶與混氣箱通過(guò)管道連通；所述的空氣壓縮機(jī)與混氣箱通過(guò)管道連通；所述的模具為一端開口的殼體，模具的進(jìn)氣口通過(guò)管道與混氣箱連通，該管道上設(shè)有氣壓表及煤氣表；模具的出氣口連接一管道，該管道上設(shè)有氣壓表及煤氣表；模具內(nèi)裝有一定粒徑級(jí)配的煤矸石，模具通過(guò)橡膠塞密封，橡膠塞外設(shè)有一層鋼板，同步千斤頂壓緊鋼板。本發(fā)明可以定量計(jì)算在模擬高瓦斯綜采工作面采空區(qū)煤矸石充填開采條件下，不同級(jí)配煤矸石充填體的瓦斯透氣性大小，為高瓦斯綜采工作面采空區(qū)煤矸石充填開采提供理論依據(jù)。
【專利說(shuō)明】一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)“三下”(建筑物下、鐵路下、水體下)壓煤?jiǎn)栴}嚴(yán)重，同時(shí)大量煤矸石的排放不僅占用了大量土地，而且對(duì)地面生態(tài)環(huán)境和安全構(gòu)成威脅。采用煤矸石充填采煤方法既可以減少煤礦固體廢棄物排放，又可以減輕開采沉陷災(zāi)害、提高礦井資源回收率。此外，瓦斯事故是我國(guó)煤礦中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一，分析綜采工作面瓦斯事故的發(fā)生原因，大多數(shù)是由于煤體的大面積采動(dòng)，造成井下短時(shí)間內(nèi)形成大面積采空區(qū)，頂板承載巨大的采動(dòng)應(yīng)力，導(dǎo)致煤巖層內(nèi)裂隙大量擴(kuò)張，使煤體滲透性發(fā)生了變化，致使大量瓦斯氣體瞬間涌出，尤其是煤層群卸壓開采時(shí)，高瓦斯礦井的瓦斯涌出量更大，最終造成一定范圍內(nèi)的瓦斯?jié)舛瘸?，而形成事故隱患。
[0003]研究高瓦斯綜采工作面采空區(qū)煤矸石充填體的瓦斯運(yùn)移規(guī)律，尤其是對(duì)模擬高瓦斯綜采工作面采空區(qū)煤矸石充填體的透氣性系數(shù)研究具有十分重要的意義。國(guó)內(nèi)外關(guān)于煤矸石充填體的瓦斯透氣性方面的研究較少，在煤矸石充填體的瓦斯透氣性測(cè)試方面尚無(wú)相應(yīng)的測(cè)試方法和裝置。尤其是在模擬高瓦斯綜采工作面采空區(qū)煤矸石充填體的透氣性系數(shù)研究方面，經(jīng)專利查詢和文獻(xiàn)檢索，均未發(fā)現(xiàn)與本研究相關(guān)的成果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，且可為高瓦斯綜采工作面采空區(qū)煤矸石充填開采提供理論依據(jù)的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:包括瓦斯氣瓶、空氣壓縮機(jī)、混氣箱、模具及同步千斤頂，所述的混氣箱設(shè)有空氣進(jìn)氣口、瓦斯氣體進(jìn)氣口及混合氣出氣口，所述的瓦斯氣瓶與混氣箱的瓦斯氣體進(jìn)氣口通過(guò)管道連通；所述的空氣壓縮機(jī)與混氣箱的空氣進(jìn)氣口通過(guò)管道連通；所述的模具為一端開口的殼體，模具上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口 ；模具的進(jìn)氣口通過(guò)管道與混氣箱的混合氣出氣口連通，模具的進(jìn)氣口與混氣箱的混合氣出氣口連通的管道上設(shè)有氣壓表及煤氣表；模具的出氣口連接一管道，該管道上設(shè)有氣壓表及煤氣表；模具內(nèi)裝有煤矸石充填體，模具的開口處通過(guò)橡膠塞密封，橡膠塞外設(shè)有一層鋼板，同步千斤頂壓緊鋼板。
[0006]上述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)中，所述的模具內(nèi)側(cè)的進(jìn)氣口和出氣口處分別設(shè)有柵格。
[0007]上述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)中，所述的瓦斯氣瓶與混氣箱的瓦斯氣體進(jìn)氣口連通的管道上設(shè)有氣壓表和閥門。
[0008]上述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)中，所述的空氣壓縮機(jī)與混氣箱的空氣進(jìn)氣口連通的管道上設(shè)有氣壓表。[0009]上述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)中，所述的混氣箱上設(shè)有甲烷濃度檢測(cè)儀。
[0010]上述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)中，所述的模具的進(jìn)氣口與混氣箱的混合氣出氣口連通的管道上還設(shè)有閥門。
[0011]上述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)中，所述的與模具的出氣口連接的管道上還設(shè)有閥門。
[0012]一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0013]I)利用相似級(jí)配法模擬煤矸石級(jí)配的最大粒徑、最小粒徑和平均粒徑的比例，對(duì)煤矸石進(jìn)行篩分；
[0014]2)將選取的煤矸石劃分為若干小組；
[0015]3)將一個(gè)小組的煤矸石放入模具中，用同步千斤頂對(duì)鋼板施加壓力，模擬煤礦井下采空區(qū)矸石充填體的工作環(huán)境；
[0016]4)在混氣箱中，將空氣和99%的瓦斯氣體混合，用甲烷濃度檢測(cè)儀控制混合后的瓦斯氣體的濃度，再將混合后的氣體從模具的進(jìn)氣口通入，待氣體吸附平衡后，用氣壓表分別測(cè)模具的進(jìn)氣口、出氣口的氣壓P1和p2，同時(shí)用煤氣表測(cè)混合氣體的流量Q ;并按下列公式計(jì)算煤矸石充填體的瓦斯透氣性系數(shù)；.0liUPQL
【權(quán)利要求】
1.一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是:包括瓦斯氣瓶、空氣壓縮機(jī)、混氣箱、模具及同步千斤頂，所述的混氣箱設(shè)有空氣進(jìn)氣口、瓦斯氣體進(jìn)氣口及混合氣出氣口，所述的瓦斯氣瓶與混氣箱的瓦斯氣體進(jìn)氣口通過(guò)管道連通；所述的空氣壓縮機(jī)與混氣箱的空氣進(jìn)氣口通過(guò)管道連通；所述的模具為一端開口的殼體，模具上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口 ；模具的進(jìn)氣口通過(guò)管道與混氣箱的混合氣出氣口連通，模具的進(jìn)氣口與混氣箱的混合氣出氣口連通的管道上設(shè)有氣壓表及煤氣表；模具的出氣口連接一管道，該管道上設(shè)有氣壓表及煤氣表；模具內(nèi)裝有煤砰石充填體，模具的開口處通過(guò)橡膠塞密封，橡膠塞外設(shè)有一層鋼板，同步千斤頂壓緊鋼板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是:所述的模具內(nèi)側(cè)的進(jìn)氣口和出氣口處分別設(shè)有柵格。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是:所述的模具為長(zhǎng)方體形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是:所述的瓦斯氣瓶與混氣箱的瓦斯氣體進(jìn)氣口連通的管道上設(shè)有氣壓表和閥門。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是:所述的空氣壓縮機(jī)與混氣箱的空氣進(jìn)氣口連通的管道上設(shè)有氣壓表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是:所述的混氣箱上設(shè)有甲烷濃度檢測(cè)儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是:所述的模具的進(jìn)氣口與混氣箱的混合氣出氣口連通的管道上還設(shè)有閥門。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是:所述的與模具的出氣口連接的管道上還設(shè)有閥門。..
9.一種煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)方法，包括如下步驟: 1)利用相似級(jí)配法模擬煤矸石級(jí)配的最大粒徑、最小粒徑和平均粒徑的比例，對(duì)煤矸石進(jìn)行篩分； 2)將選取的煤矸石劃分為若干小組； 3)將一個(gè)小組的煤矸石放入模具中，用同步千斤頂對(duì)鋼板施加壓力，模擬煤礦井下采空區(qū)矸石充填體的工作環(huán)境； 4)在混氣箱中，將空氣和99%的瓦斯氣體混合，用甲烷濃度檢測(cè)儀控制混合后的瓦斯氣體的濃度，再將混合后的氣體從模具的進(jìn)氣口通入，待氣體吸附平衡后，用氣壓表分別測(cè)模具的進(jìn)氣口、出氣口的氣壓P1和P2,同時(shí)用煤氣表測(cè)混合氣體的流量Q ;并按下列公式計(jì)算煤矸石充填體的瓦斯透氣性系數(shù)；
10.如權(quán)利9所述的煤矸石充填體瓦斯透氣性的檢測(cè)方法，步驟4)或5)中所采用的混合氣體，其瓦斯氣體的濃度為:20%，35%或50%。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK103471977SQ201310441662
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】朱川曲, 康付如, 謝東海, 歐懿, 張俊明, 史應(yīng)恩 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)