本實(shí)用新型涉及測(cè)定瓦斯流量的實(shí)驗(yàn)裝置，具體是一種用于測(cè)定徑向流場(chǎng)瓦斯流量的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
礦井瓦斯涌出、煤與瓦斯突出、瓦斯抽采及煤層瓦斯壓力與含量測(cè)定都與瓦斯解吸有關(guān)，當(dāng)煤層中的瓦斯壓力分布不均時(shí)，在煤層中往往就會(huì)形成一定的瓦斯流動(dòng)范圍，這一范圍通常被稱為流場(chǎng)，在煤礦井下，當(dāng)煤層壁面暴露后，煤層內(nèi)的高壓瓦斯會(huì)從暴露壁面涌出，該瓦斯流動(dòng)在煤層內(nèi)所形成的流場(chǎng)與暴露壁面的幾何形狀密切相關(guān)，當(dāng)暴露壁面呈平面狀，則形成單向流場(chǎng)，瓦斯沿一個(gè)方向流動(dòng)；當(dāng)暴露壁面呈柱面狀，則形成徑向流場(chǎng)，瓦斯從四周向圓心方向流動(dòng)；當(dāng)暴露壁面呈球面狀，則形成球向流場(chǎng)，瓦斯從四周向球心流動(dòng)。
在不同的流場(chǎng)條件下，即使煤層的賦存條件和暴露面積完全相同，其瓦斯流量也存在著差異，這種差異性，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)的周世寧教授等從理論上進(jìn)行了分析；理論分析所得出的計(jì)算公式比較復(fù)雜，實(shí)用性不是很強(qiáng)。
對(duì)于煤樣瓦斯解吸流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的研發(fā)，在公開(kāi)的資料文獻(xiàn)上，有很多發(fā)明裝置，但是，它們基本都是用罐裝煤，然后在不同條件下進(jìn)行解吸，測(cè)定瓦斯流量，其瓦斯在煤樣內(nèi)的流動(dòng)都是單向流動(dòng)，形成單向流場(chǎng)，而有關(guān)徑向流場(chǎng)條件的瓦斯解吸、流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置還沒(méi)有，因此對(duì)其他類型的瓦斯流場(chǎng)的研究無(wú)法實(shí)現(xiàn)，影響瓦斯解吸規(guī)律研究結(jié)果的全面性和準(zhǔn)確性。
因此，為了研究瓦斯在不同流場(chǎng)條件下的流動(dòng)差異性，便于在煤礦工程應(yīng)用中人為制造有利于瓦斯治理和利用的瓦斯流場(chǎng)形態(tài)，探索出一種能夠?qū)崿F(xiàn)煤樣瓦斯呈徑向流動(dòng)的瓦斯流量測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置就顯得尤為迫切。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型旨在解決上述問(wèn)題，從而提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)煤樣瓦斯呈徑向流動(dòng)的用于測(cè)定徑向流場(chǎng)瓦斯流量的實(shí)驗(yàn)裝置。
本實(shí)用新型解決所述問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是：
一種用于測(cè)定徑向流場(chǎng)瓦斯流量的實(shí)驗(yàn)裝置，包括煤樣罐、置于煤樣罐罐體內(nèi)的煤樣層，煤樣罐罐體為空腔圓柱體，煤樣罐罐體內(nèi)設(shè)有置于煤樣層中的圓柱體鐵絲網(wǎng)模具，圓柱體鐵絲網(wǎng)模具上端連接有覆蓋在煤樣層上的塑料蓋，塑料蓋上設(shè)有與圓柱體鐵絲網(wǎng)模具內(nèi)部連通的小孔，煤樣罐罐蓋上設(shè)有與圓柱體鐵絲網(wǎng)模具內(nèi)部連通的通孔并通過(guò)氣體流通管道連接有瓦斯罐，氣體流通管道上分別設(shè)有流量計(jì)、壓力表和閥門。
采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出的特點(diǎn)是：
①實(shí)現(xiàn)了瓦斯在煤樣內(nèi)的徑向流動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)條件更多地符合煤礦生產(chǎn)實(shí)際情況，提高了瓦斯解吸規(guī)律研究結(jié)果的全面性和準(zhǔn)確性，不僅對(duì)瓦斯解吸規(guī)律研究具有重要意義，而且對(duì)礦井瓦斯涌出、煤與瓦斯突出、瓦斯抽采及煤層瓦斯壓力與含量測(cè)定研究也具有重要意義。
②可專門用于測(cè)定徑向流場(chǎng)瓦斯流量，為瓦斯流動(dòng)方面的科學(xué)研究提供實(shí)驗(yàn)手段，有利于瓦斯災(zāi)害防治與利用新技術(shù)的探索。
作為優(yōu)選，本實(shí)用新型更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：
塑料蓋外圈與煤樣罐罐體內(nèi)壁之間設(shè)有脫脂棉，可確保煤樣解吸出來(lái)的瓦斯只能從圓柱體鐵絲網(wǎng)模具流向氣體流通管道。
煤樣罐罐體內(nèi)底部設(shè)有墊子。
圓柱體鐵絲網(wǎng)模具位于煤樣罐罐體內(nèi)的中心且與罐底垂直設(shè)置。
圓柱體鐵絲網(wǎng)模具內(nèi)部設(shè)有支撐管，以確保圓柱體鐵絲網(wǎng)模具保持固定形狀，防止其變形。
閥門包括設(shè)在流量計(jì)的連接管路上的第一閥門、設(shè)在流量計(jì)與壓力表之間的氣體流通管道上的第二閥門、設(shè)在壓力表與瓦斯罐之間的氣體流通管道上的第三閥門。
還包括計(jì)時(shí)器，用于觀察不同時(shí)刻的瓦斯流量。
附圖說(shuō)明
圖1 是本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中：煤樣罐罐體1；圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2；支撐管3；墊子4；煤樣層5；塑料蓋6；脫脂棉7；煤樣罐罐蓋8；標(biāo)準(zhǔn)螺絲9；氣體流通管道10；第一閥門11；流量計(jì)12；第二閥門13；壓力表14；第三閥門15；瓦斯罐16；計(jì)時(shí)器17。
具體實(shí)施方式：
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，目的僅在于更好地理解本實(shí)用新型內(nèi)容，因此，所舉之例并不限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
參見(jiàn)圖1，煤樣罐罐蓋8通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)螺絲9與煤樣罐罐體1固定連接，煤樣罐罐體為空腔圓柱體，煤樣罐罐體1內(nèi)設(shè)有置于煤樣層5中的圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2，圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2位于煤樣罐罐體1內(nèi)的中心且與罐底垂直設(shè)置，煤樣罐罐蓋8與圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2的橫截面是同心圓，可以確保放置于兩者之間的煤樣為一個(gè)環(huán)形圓柱體，圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2內(nèi)部設(shè)有支撐管3，以確保圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2保持固定形狀，防止其變形，圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2上端連接有覆蓋在煤樣層5上的塑料蓋6，塑料蓋6上設(shè)有與圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2內(nèi)部連通的均勻布置的十個(gè)小孔，煤樣罐罐蓋8上設(shè)有與圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2內(nèi)部連通的通孔并通過(guò)氣體流通管道10連接有瓦斯罐16，氣體流通管道10上分別設(shè)有流量計(jì)12、壓力表14、閥門，閥門包括設(shè)在流量計(jì)12的連接管路上的第一閥門11、設(shè)在流量計(jì)12與壓力表14之間的氣體流通管道10上的第二閥門13、設(shè)在壓力表14與瓦斯罐16之間的氣體流通管道10上的第三閥門15，氣體流通管道10、閥門、流量計(jì)12、壓力表14和瓦斯罐16組成的系統(tǒng)，既可以為煤樣的瓦斯吸附提供高壓氣體，準(zhǔn)確測(cè)定吸附平衡時(shí)的氣體壓力，又可以為煤樣的瓦斯解吸，提供測(cè)量手段，測(cè)定不同時(shí)刻的瓦斯流量，塑料蓋6外圈與煤樣罐罐體1內(nèi)壁之間設(shè)有脫脂棉7，可確保煤樣解吸出來(lái)的瓦斯只能從圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2流向氣體流通管道10，煤樣罐罐體1內(nèi)底部設(shè)有墊子4，計(jì)時(shí)器17獨(dú)立放置。
煤樣罐罐體1為空腔圓柱體，外徑為200mm，內(nèi)徑為180mm，高300mm，制作材料為不銹鋼；圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2的鐵絲網(wǎng)為40目，直徑30mm，高260mm，網(wǎng)孔孔徑1mm；支撐管3的制作材料為塑料，直徑10mm，高260mm。
墊子4的制作材料為塑料，內(nèi)徑30mm，外徑180mm，厚20mm；煤樣為煙煤，粒徑1-3mm；塑料蓋6的直徑180mm，厚10mm，留有小孔十個(gè)，小孔孔徑2mm。
煤樣罐罐蓋8為一個(gè)不銹鋼蓋子，與煤樣罐罐體1相匹配；標(biāo)準(zhǔn)螺絲9帶有螺栓和螺母；氣體流通管道10為一組管道，制作材料為不銹鋼，外徑10mm，內(nèi)徑8mm，長(zhǎng)2m；第一閥門11、第二閥門13、第三閥門15均為RQZ系列安全切斷閥；流量計(jì)為浮子流量計(jì)；壓力表14的型號(hào)為YTXC-150-Z；瓦斯罐16為高壓甲烷儲(chǔ)氣瓶；計(jì)時(shí)器17為秒表。
當(dāng)煤層壁面暴露后，煤層內(nèi)的高壓瓦斯會(huì)從暴露壁面涌出，該瓦斯流動(dòng)在煤層內(nèi)所形成的流場(chǎng)與暴露壁面的幾何形狀密切相關(guān)，當(dāng)暴露壁面呈柱面狀，則形成徑向流場(chǎng)，由于煤樣層5內(nèi)設(shè)置圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2，就相當(dāng)于在煤樣層5中構(gòu)造成一個(gè)圓柱狀暴露壁面，從而確保其周圍煤樣層5中的瓦斯通過(guò)圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2向氣體流通管道10涌出，呈徑向流動(dòng)形式。
實(shí)驗(yàn)方法：預(yù)先將墊子4、支撐管3和圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2放置在煤樣罐罐體1內(nèi)，再在煤樣罐罐體1和圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2之間放入煤樣；
在支撐管3和圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2的上方放置塑料蓋6，用脫脂棉7密封塑料蓋6和煤樣罐罐體1之間的縫隙；
擰上煤樣罐罐蓋8，并用標(biāo)準(zhǔn)螺絲9將其與煤樣罐罐體1固定在一起，聯(lián)接氣體流通管道10和煤樣罐罐蓋8；
將第一閥門11、流量計(jì)12、第二閥門13、壓力表14、第三閥門15和瓦斯罐16依次聯(lián)接在氣體流通管道10上；
關(guān)閉第一閥門11，打開(kāi)瓦斯罐16、第二閥門13和第三閥門15，通過(guò)氣體流通管道10向煤樣罐罐體1內(nèi)注入高壓氣體，持續(xù)半小時(shí)候，關(guān)閉瓦斯罐16、第三閥門15；觀察壓力表14的讀數(shù)，直至該讀數(shù)基本穩(wěn)定（吸附平衡）為止；
打開(kāi)第一閥門11，通過(guò)流量計(jì)12和計(jì)時(shí)器17觀察不同時(shí)刻的瓦斯流量；在打開(kāi)第一閥門11的瞬間，流量計(jì)12顯示的讀數(shù)應(yīng)為圓柱體鐵絲網(wǎng)模具2中間自由瓦斯的流動(dòng)，隨后才是煤樣的解吸瓦斯流動(dòng)，重點(diǎn)采集后者。
本實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)了瓦斯在煤樣內(nèi)的徑向流動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)條件更多地符合煤礦生產(chǎn)實(shí)際情況，提高了瓦斯解吸規(guī)律研究結(jié)果的全面性和準(zhǔn)確性，不僅對(duì)瓦斯解吸規(guī)律研究具有重要意義，而且對(duì)礦井瓦斯涌出、煤與瓦斯突出、瓦斯抽采及煤層瓦斯壓力與含量測(cè)定研究也具有重要意義，可專門用于測(cè)定徑向流場(chǎng)瓦斯流量，為瓦斯流動(dòng)方面的科學(xué)研究提供實(shí)驗(yàn)手段，有利于瓦斯災(zāi)害防治與利用新技術(shù)的探索。
以上所述僅為本實(shí)用新型較佳可行的實(shí)施例而已，并非因此局限本實(shí)用新型的權(quán)利范圍，凡運(yùn)用本實(shí)用新型說(shuō)明書及其附圖內(nèi)容所作的等效變化，均包含于本實(shí)用新型的權(quán)利范圍之內(nèi)。