一種煤層游離瓦斯形成機理模擬裝置及其使用方法與流程

本發明涉及一種安全、方便、快捷地模擬煤層游離瓦斯形成機理的裝置與實驗方法，屬礦業工程、安全工程技術領域。

背景技術：

一般情況下，與甲烷相比，二氧化碳具有優先吸附、滯后解吸的特性。瓦斯的主要成分是甲烷，通過向煤層注入二氧化碳使之與里面的甲烷形成競爭吸附，進而把甲烷驅趕出來。煤層中游離瓦斯的含量，決定著礦井中的瓦斯濃度，在研究石灰巖地區煤層游離瓦斯形成機理過程中，為了系統直觀地了解地表二氧化碳與煤層中游離瓦斯含量間的關系，需要制造一套用于模擬整個過程的裝置，采取適當的技術措施，安全、便捷地擬煤層吸附-解吸和游離瓦斯的形成，當采用不同的實驗方法時，實驗過程中的安全性和安裝效果也會有所不同。此時需要一種便捷高效的裝置與實驗方法，達到理想的驗證效果，即安全、方便、快捷地模擬煤層游離瓦斯的形成與增長過程。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：提供一套安全、方便、快捷地模擬煤層游離瓦斯形成機理的裝置與實驗方法，解決現有技術的不足。

本發明的技術方案是：一種煤層游離瓦斯形成機理模擬裝置，碳酸鈣容器通過管道與帶塞容器連通，帶塞容器底部設置加熱裝置，另外帶塞容器通過管道與解吸容器連通，解吸容器中設置煤粉樣品圓盒，解吸容器通過管道與1#洗氣瓶連通，1#洗氣瓶再通過管道依次連通倒置錐形瓶和2#洗氣瓶。

所述的碳酸鈣容器與帶塞容器之間的管道設置1#閥門，碳酸鈣容器出水口和帶塞容器進水口分別設置濾網。

所述的煤粉樣品圓盒為兩個以上的帶有內螺紋的無蓋煤粉圓盒設置于帶有外螺紋的膠套上；帶有外螺紋的膠套兩端設置橡膠螺母，帶有外螺紋的膠套為中空結構。

所述的帶塞容器與解吸容器的連通管道中設置干燥劑容器，解吸容器設置壓力表。

所述的解吸容器與1#洗氣瓶之間的連通管道設置2#閥門。

所述的1#洗氣瓶與錐形瓶之間的連通管道設置回火防止器。

所述的管道均為硬質塑料管。

一種煤層游離瓦斯形成機理模擬裝置的使用方法，關閉1#閥門，通過在放置碳酸鈣顆粒的碳酸鈣容器中加入碳酸溶液至沒過濾網，打開1#閥門，碳酸氫鈣溶液經過管道進入置于帶塞容器中；關閉1#閥門，打開加熱裝置加熱帶塞容器中的碳酸氫鈣溶液，分解出的二氧化碳經管道進入干燥劑容器，干燥后的氣體穿過煤粉樣品圓盒到達解吸容器的底部，伴隨著越來越多的二氧化碳進入解吸容器，通過壓力表，讀出內部壓力的變化；二氧化碳在煤粉樣品圓盒中進行二氧化碳與吸附態甲烷之間的吸附-解吸，產生游離態甲烷氣體，并經管道到達1#洗氣瓶，2#閥門可調節甲烷氣體流速和流量并控制解吸容器內的氣壓形成；1#洗氣瓶除掉多余的二氧化碳，之后甲烷氣體經管道到達倒置的錐形瓶，點燃甲烷氣體，回火防止器可以防止回火，燃燒后的氣體經管道到達氫氧化鈣2#洗氣瓶，產生渾濁，即完成模擬石灰巖地區煤層游離瓦斯形成的過程和驗證。

本發明的有益效果：本發明結構簡單、加工方便、成本低的裝置，本發明可安全、快捷地模擬煤層游離瓦斯形成機理。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明煤粉樣品圓盒結構示意圖；

圖3為本發明煤粉樣品圓盒俯視圖。

具體實施方式

如圖1-3所示，一種煤層游離瓦斯形成機理模擬裝置，碳酸鈣容器1通過管道與帶塞容器6連通，帶塞容器6底部設置加熱裝置8，另外帶塞容器6通過管道與解吸容器13連通，解吸容器13中設置煤粉樣品圓盒12，解吸容器13通過管道與1#洗氣瓶16連通，1#洗氣瓶16再通過管道依次連通倒置錐形瓶19和2#洗氣瓶21。所述的碳酸鈣容器1與帶塞容器6之間的管道設置1#閥門3，碳酸鈣容器1出水口和帶塞容器6進水口分別設置濾網2。所述的煤粉樣品圓盒12為兩個以上的帶有內螺紋的無蓋煤粉圓盒7設置于帶有外螺紋的膠套4上；帶有外螺紋的膠套4兩端設置橡膠螺母5，帶有外螺紋的膠套4為中空結構。所述的帶塞容器6與解吸容器13的連通管道中設置干燥劑容器10，解吸容器13設置壓力表11。所述的解吸容器13與1#洗氣瓶16之間的連通管道設置2#閥門15。所述的1#洗氣瓶16與錐形瓶19之間的連通管道設置回火防止器18。所述的管道均為硬質塑料管。

一種煤層游離瓦斯形成機理模擬裝置的使用方法，關閉1#閥門3，通過在放置碳酸鈣顆粒的碳酸鈣容器1中加入碳酸溶液至沒過濾網2，1#閥門3控制流入硬質塑料管碳酸氫鈣溶液的流速和流量，打開1#閥門3，碳酸氫鈣溶液經過管道進入置于帶塞容器6中；關閉1#閥門3，以免熱蒸汽經管道進入碳酸鈣容器1中，打開加熱裝置8加熱帶塞容器6中的碳酸氫鈣溶液，分解出的二氧化碳經管道進入干燥劑容器10（可選酸性干燥劑或無水氯化鈣），干燥后的氣體穿過煤粉樣品圓盒12到達解吸容器13的底部，伴隨著越來越多的二氧化碳進入解吸容器13，通過壓力表11，讀出內部壓力的變化；二氧化碳在煤粉樣品圓盒12中進行二氧化碳與吸附態甲烷之間的吸附-解吸，產生游離態甲烷氣體，并經管道到達1#洗氣瓶16，2#閥門15可調節甲烷氣體流速和流量并控制解吸容器13內的氣壓形成；1#洗氣瓶16除掉多余的二氧化碳，之后甲烷氣體經管道到達倒置的錐形瓶19，點燃甲烷氣體，錐形瓶19固定在鐵架臺22上，回火防止器18可以防止回火，燃燒后的氣體經管道到達氫氧化鈣2#洗氣瓶21，產生渾濁，自此可安全、方便、快捷地模擬石灰巖地區煤層游離瓦斯形成的過程和驗證。