用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置及使用方法与流程
本发明属于煤层瓦斯压力测试，具体涉及用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置及使用方法。
背景技术：
1、煤层瓦斯压力是指在煤层孔隙、裂隙中存在的一种以甲烷为主的气体，做自由热运动时对煤壁产生的应力，其中煤层未受到采动，瓦斯抽采和卸压等因素影响的煤层原始瓦斯压力是瓦斯灾害防治中的一项重要指标。同时，煤层瓦斯压力也是预测煤与瓦斯突出危险性的依据，是煤矿采取安全防治措施的前提，是保证矿井安全生产的基础，因此准确地测出煤层瓦斯压力尤为重要。
2、目前，煤矿测煤层瓦斯压力多采用技术较成熟的钻孔测压方法，该方法是在岩巷或煤巷中向煤层打钻孔，然后进行注浆封孔测压或利用胶囊封孔器封孔测压。虽然该封孔测压技术在我国已经比较成熟，但由于受复杂的瓦斯赋存和地质构造等多种因素影响，测压成功率仍然较低，由于煤层围岩中有时会富含水分或附近顶板有含水层时，往往通过岩石裂隙水会涌进测压钻孔气室中，导致影响测压准确性，在涌水较大时通常认为该钻孔测压失败。因此，在现有封孔测压技术的基础上，如何在富含水的煤层中准确测得真实有效的煤层瓦斯压力，是当前重要的研究课题之一。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明提供一种富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置，能够利用汽水对空心浮球作用力不同的特性，实现汽水分离，从而在不泄露瓦斯气体的情况下排除煤层水的影响，达到直接测量瓦斯压力精细化的要求。
2、具体采用技术方案如下：
3、用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置，包括箱体，箱体内形成有分隔层，所述分隔层将箱体分为上段储水箱体和下段储水箱体；所述分隔层的中心底部设有圆形开口一，将上段储水箱体与下段储水箱体连通；所述圆形开口一的上表面可分离贴合设有空心浮球一；上段储水箱体的上端可拆卸连接有端盖，端盖的上端连通有入水口水管；下段储水箱体的底部设有圆形开口二，圆形开口二的上表面可分离贴合有空心浮球二；圆形开口二向箱体外侧形成有出水口。
4、进一步的，所述上段储水箱体的内部上端设有上段箱体过滤网，所述下段储水箱体的内部上端设有下段箱体过滤网。
5、进一步的，所述箱体内设置有橡胶密封圈一和橡胶密封圈二；橡胶密封圈一密封贴合设置在圆形开口一上，橡胶密封圈二密封贴合设置在圆形开口二上。
6、进一步的，所述上段储水箱体可拆卸连接在下段储水箱体上。
7、进一步的，所述下段储水箱体的底部形成有u形腔，圆形开口二设置在u形腔的下端偏离最底端位置。
8、进一步的，所述出水口上侧留有一个分叉连接口，所述分叉连接口由圆形开口二水品方向延伸形成，分叉连接口通过连接管连接有瓦斯检测仪。
9、进一步的，所述空心浮球一的直径大于圆形开口一的直径；所述空心浮球二的直径大于圆形开口二的直径；空心浮球一、空心浮球二的密度小于水。
10、进一步的，所述分隔层为向下的弧形结构；空心浮球二的底部倾斜设有支撑块。
11、进一步的，所述上段储水箱体的上端外表面与端盖螺纹连接；端盖的上端通过入水口螺母与入水口水管连通。
12、一种应用于用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置的使用方法，包括以下步骤：
13、步骤一：向需要测压的煤层完成正常打钻、下测压管、封孔工作后，在测压管上安装测压管阀门，测压管阀门通过接口分别连接压力表和汽水分离装置的入水口水管，并且分别在压力表、汽水分离装置的连接处安装压力表阀门和汽水分离装置阀门；将汽水分离装置垂直设置；测压开始前先关闭汽水分离装置阀门，压力表开始显示数值时打开汽水分离装置阀门；
14、步骤二：含煤层水的瓦斯气体通过接口将测压管内存在含煤层水的瓦斯气体连接到汽水分离装置，含水瓦斯气体通过入水口水管开始流入上段储水箱体内部，此时空心浮球一贴合在圆形开口一上，空心浮球二贴合在圆形开口二上；
15、步骤三：当含水瓦斯气体经入水口水管流入上段储水箱体内部时，含水瓦斯气体作为水汽混合物流至分隔层底部，分隔层底部流入的水使得空心浮球一浮起，瓦斯气体被保留至上段储水箱体内部上方；
16、步骤四：当上段储水箱体内部的水位上升至能使得空心浮球一离开圆形开口一时，空心浮球一在水作用下浮起，部分水体通过圆形开口一流入下段储水箱体中，后续气体的流入，气体压力增大，水流速度增加，空心浮球一下沉，当气体含量增加到使得空心浮球一贴合圆形开口一时，空心浮球一与橡胶密封圈一贴合在上段储水箱体内部形成密闭环境，实现汽水分离；空心浮球一浮起时，空心浮球二在水流的作用下浮起，水流从出水口排出到外界，空心浮球一与橡胶密封圈一贴合时，空心浮球二下沉与橡胶密封圈二贴合，实现汽水分离；
17、步骤五：分离过程中，瓦斯检测仪对装置进行检测。
18、本发明的有益效果是：
19、本发明的一种富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置，在井下煤层瓦斯压力测定时，含煤层水的瓦斯气体通过汽水分离装置进入上段储水箱体，由于重力作用水优先充满上段储水箱体，导致位于箱体中心的空心浮球一悬浮，水进入下段储水箱体，下段储水箱体内的空心浮球二也会悬浮，水自然排出外界，空心浮球下落后形成密封，不泄露瓦斯气体。通过利用汽水对空心浮球作用力不同的特性，实现汽水分离，从而在不泄露瓦斯气体的情况下排除煤层中的水的影响，达到直接测量瓦斯压力精细化的要求，从而获得真实的煤层瓦斯压力，这具有重要的现实意义，做到科学有效的解决煤层水对瓦斯压力的影响，该汽水分离装置及测定方法实用性强，具有广泛的推广应用价值。
技术特征：
1.用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置，其特征在于：包括箱体，箱体内形成有分隔层，所述分隔层将箱体分为上段储水箱体和下段储水箱体；所述分隔层的中心底部设有圆形开口一，将上段储水箱体与下段储水箱体连通；所述圆形开口一的上表面可分离贴合设有空心浮球一；上段储水箱体的上端可拆卸连接有端盖，端盖的上端连通有入水口水管；下段储水箱体的底部设有圆形开口二，圆形开口二的上表面可分离贴合有空心浮球二；圆形开口二向箱体外侧形成有出水口。
2.根据权利要求1所述的用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置，其特征在于：所述上段储水箱体的内部上端设有上段箱体过滤网，所述下段储水箱体的内部上端设有下段箱体过滤网。
3.根据权利要求1所述的用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置，其特征在于：所述箱体内设置有橡胶密封圈一和橡胶密封圈二；橡胶密封圈一密封贴合设置在圆形开口一上，橡胶密封圈二密封贴合设置在圆形开口二上。
4.根据权利要求1所述的用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置，其特征在于：所述上段储水箱体可拆卸连接在下段储水箱体上。
5.根据权利要求1所述的用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置，其特征在于：所述下段储水箱体的底部形成有u形腔，圆形开口二设置在u形腔的下端偏离最底端位置。
6.根据权利要求1所述的用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置，其特征在于：所述出水口上侧留有一个分叉连接口，所述分叉连接口由圆形开口二水品方向延伸形成，分叉连接口通过连接管连接有瓦斯检测仪。
7.根据权利要求1所述的用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置，其特征在于：所述空心浮球一的直径大于圆形开口一的直径；所述空心浮球二的直径大于圆形开口二的直径；空心浮球一、空心浮球二的密度小于水。
8.根据权利要求1所述的用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置，其特征在于：所述分隔层为向下的弧形结构；空心浮球二的底部倾斜设有支撑块。
9.根据权利要求1所述的用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置，其特征在于：所述上段储水箱体的上端外表面与端盖螺纹连接；端盖的上端通过入水口螺母与入水口水管连通。
10.一种应用于权利要求1-9任一项所述的用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
技术总结
本发明属于煤层瓦斯压力测试技术领域，具体涉及用于富水煤层瓦斯压力测试的汽水分离装置及使用方法。包括箱体内形成有分隔层，分隔层的中心底部设有圆形开口一，圆形开口一上设有空心浮球一；上段储水箱体的上端可拆卸连接有端盖，端盖连通有入水口水管；下段储水箱体设有圆形开口二，圆形开口二上设有空心浮球二；圆形开口二向箱体外侧形成有出水口；使用方法：测压时接口连接到汽水分离装置，瓦斯气体进入上段储水箱体，优先充满上段储水箱体，空心浮球一悬浮水进入下段储水箱体，下段储水箱体内的空心浮球二悬浮，水排出外界。本发明利用汽水对空心浮球作用力不同的特性，实现汽水分离，排除煤层水的影响，达到直接测量瓦斯压力精细化要求。
技术研发人员：孙珍平,刘啸,高升超,程军,宋双林,高宏,钱志良,赵新,都锋
受保护的技术使用者：中煤科工集团沈阳研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5