申请/专利权人：安徽理工大学

申请日：2022-04-14

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114965150B

主分类号：G01N7/02

分类号：G01N7/02;G01N15/06;G01N15/02;G01N33/24;G01M3/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.09.16#实质审查的生效;2022.08.30#公开

摘要：联动测试煤层注水治理瓦斯及粉尘作用效果的方法，具体包括以下步骤：（一）设计一种测试煤层注液协同治理瓦斯及粉尘作用效果的装备；（二）、制备煤样；（三）、对煤样加载；（四）、气密性测试；（五）、标定死体积；（六）、抽真空；（七）、充甲烷，计算单位质量煤样的吸附瓦斯量；（八）、注液，计算得到单位质量煤样的残存瓦斯量；（九）、钻进产尘，检测煤尘浓度及煤尘粒径分布；（十）、重复步骤（二）～（九），改变加载应力、吸附平衡压力、注液量或注液压力；（十一）、对煤层注液进行综合评价。本发明能够相似模拟井下煤层上覆地应力和瓦斯赋存下注液及注液后切割煤体产尘，为深入研究煤层注液协同治理瓦斯及粉尘提供理论指导。

主权项：1.联动测试煤层注水治理瓦斯及粉尘作用效果的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：（一）设计一种测试煤层注液协同治理瓦斯及粉尘作用效果的装备，该测试煤层注液协同治理瓦斯及粉尘作用效果的装备包括煤层注液相似模拟装置和产尘相似模拟装置，煤层注液相似模拟装置与产尘相似模拟装置可拆卸组装连接，煤层注液相似模拟装置包括充甲烷系统、氦气标定系统、高压注液系统、抽真空系统、煤样加载釜系统和恒温系统，充甲烷系统的甲烷出口、氦气标定系统的氦气出口、高压注液系统的液体出口和抽真空系统的抽气口通过并联连接的方式均与煤样加载釜系统的进气口连接，充甲烷系统、氦气标定系统、高压注液系统和煤样加载釜系统的部分构件均设在恒温系统中；（二）、组装好煤层注液相似模拟装置，制备煤样，并将制备好的煤样放置到煤样加载釜系统内；（三）、通过四套加载装置对煤样进行加载至设定的加载应力，实现井下煤层上覆应力的相似模拟；（四）、对该煤层注液相似模拟装置进行气密性测试；（五）、通过氦气标定系统标定充甲烷系统、氦气标定系统、高压注液系统、抽真空系统和煤样加载釜系统之间的死体积；（六）、通过抽真空系统对煤样加载釜系统内部抽真空；（七）、通过充甲烷系统向煤样加载釜系统内充甲烷，使煤样吸附甲烷，直至达到吸附平衡压力，实现井下煤层瓦斯压力赋存的相似模拟，计算煤样达到吸附平衡后单位质量煤样的吸附瓦斯量；（八）、通过高压注液系统向煤样注液直至达到设定注液量或注液压力，则液体在煤样内运移，使煤样内吸附的部分瓦斯被置换为游离态瓦斯，液体在煤样中运移达到平衡后，将煤样加载釜系统内的游离气释放，煤样解吸，计算得到单位质量煤样的残存瓦斯量；（九）、将产尘相似模拟装置与该煤层注液相似模拟装置组装连接，通过产尘相似模拟装置对煤样进行钻进产生煤尘，检测煤尘浓度及煤尘粒径分布，测试结束后，将产尘相似模拟装置与该煤层注液相似模拟装置拆开，并将煤样从煤样加载釜系统内取出；（十）、重复步骤（二）～（九），改变加载应力和吸附平衡压力，相似模拟井下煤层不同上覆地应力和不同瓦斯压力赋存条件，改变注液量或注液压力，测得不同上覆地应力和瓦斯压力赋存条件下不同注液量或注液压力所对应的单位质量煤样的残存瓦斯量qc、钻进造成的煤尘浓度c及煤尘粒径分布；（十一）、综合分析对比不同上覆地应力和瓦斯压力赋存条件下不同注液量或注液压力所对应的单位质量煤样的残存瓦斯量qc、钻进造成的煤尘浓度c及煤尘粒径分布，瓦斯的残存量越小，说明煤体的突出危险性越小；煤尘浓度越小，说明液体对含瓦斯煤体的润湿效果越好；煤尘粒径分布范围越大，粒径越分散，对人体的危害就越大；根据分析结果对煤层注液协同治理瓦斯及粉尘作用效果进行综合评价，从而选择出在不同上覆地应力和瓦斯压力赋存条件下最优的注水参数：注液量和注液压力。

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