[发明专利]煤层瓦斯参数实时监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层瓦斯参数实时监测装置及方法，属矿山瓦斯治理监测技术领域。适用于煤层瓦斯参数测定、煤与瓦斯突出危险性预测、煤层瓦斯抽采效果评价及参数优化和煤层消突效果检验。

背景技术

我国50%以上原国有重点煤矿都是高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井，随着开采的深度不断增加，煤层瓦斯含量逐渐增大，同时瓦斯压力也随开采深度增加而不断增高，瓦斯灾害也愈发严重。在生产过程中，随着采掘活动的进行，由于原有地应力和采动应力集中，煤体透气性发生急剧变化，这都为瓦斯急剧涌出甚至瓦斯突出创造了条件。瓦斯压力、温度和流量的动态变化是反映工作面前方煤体瓦斯变化的重要参数，通过这三个参数的动态变化，可以清楚地看到煤层受采动影响时气固耦合的实时变化，从而为准确预测瓦斯涌出量、预测煤与瓦斯突出危险性提供一种方法。

现场工程常用的煤层瓦斯参数测定都是通过钻孔封孔后安装压力表或流量表进行人工读取数据来实现的，由于这些方法都是人工定时读取数据，因而获取的数据不是连续性的。同时由于人为因素的影响，数据读取容易出现偏差，影响参数测量的准确性。虽然这些方法最终可以监测到所需瓦斯参数，但由于其不能实现实时监测，而且读取数据容易出现偏差，因而会不可避免地遗漏瓦斯动态变化信息，进而无法准确地对煤层瓦斯参数的实时动态变化进行监测。国内外大量研究表明，瓦斯参数的各种异常变化通常是瓦斯灾害的一种前兆信息，准确、快速地捕捉这种信息对预测瓦斯灾害具有很重要的作用。

目前国内还未有应用于煤层内瓦斯参数实时监测的装置，因而研制一种可以实时监测煤层内瓦斯参数动态变化的装置及方法对煤矿安全生产是非常有必要的。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种测试准确、易于现场操作、可实时监测的煤层瓦斯参数实时监测装置及方法。

技术方案：本发明的煤层瓦斯参数实时监测装置，包括封孔器、瓦斯参数传感器、与瓦斯参数传感器相连的数据采集仪和加压泵；所述的封孔器包括支撑钢管、封孔胶囊、前置罩、加压管、密封接头、瓦斯管和推送杆，封孔胶囊固定在支撑钢管上，封孔胶囊前端与前置罩连接，推送杆与支撑钢管连接，加压管与封孔胶囊连接，瓦斯管和数据传输线路穿过支撑钢管内部和支撑钢管前端的密封接头进入前置罩，瓦斯管的管路末端上设有三通和阀门；所述的瓦斯参数传感器包括瓦斯压力传感器、流量传感器和气体温度传感器，瓦斯压力传感器、流量传感器设在瓦斯管末端，气体温度传感器设在前置罩内；所述的数据采集仪包括A/D转换电路和CPU处理器，CPU处理器分别连接有程序存储器、显示器、操作键盘、RS232通讯电路、数据存储器、标准信号输出接口。

本发明的煤层瓦斯参数实时监测方法，包括如下步骤：

a．向进行瓦斯参数监测的煤层打钻孔，直至穿透煤层；

b．将封孔器送入钻孔内，保证封孔器中封孔胶囊的前端距离煤层的长度为0.8～1.5m；

c．打开瓦斯管上的阀门，通过加压泵对封孔胶囊加压，使封孔胶囊完全膨胀实现封孔后，关闭阀门；

d．开启数据采集仪，通过瓦斯压力传感器和气体温度传感器感应钻孔内瓦斯气体压力和温度，经数据采集仪实时采集瓦斯气体压力和温度数据，由显示器实时显示并将数据存储；

e．当瓦斯气体压力达到稳定后，数据采集仪所采集的瓦斯气体压力数据为煤层瓦斯压力数据，此时数据采集仪将所采集的煤层瓦斯压力数据经软件自动处理得到煤层瓦斯含量的值并存储；

需要采集瓦斯流量数据时，打开瓦斯管上的阀门排放瓦斯，通过流量传感器感应瓦斯流量，数据采集仪实时采集瓦斯流量、瓦斯气体压力和温度数据，由显示器实时显示并将数据存储；当显示器显示瓦斯流量小于0.1L/min时，关闭瓦斯管上的阀门；

f．测试结束后，关闭数据采集仪，将封孔胶囊卸压后，将封孔器从钻孔中取出；

g．将实时监测存储的数据进行数据处理，分析瓦斯气体压力、煤层瓦斯含量、温度和瓦斯流量的变化规律。。

所述对封孔胶囊加压的压力为1.0~3.0MPa；所述数据采集仪可通过标准信号输出接口与已有的KJ煤矿安全监测系统分站连接，将数据实时传输到地面，实现实时监测与存储。