[发明专利]一种孔壁瓦斯流量测量装置及一种孔壁瓦斯流量测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿安全监测技术领域，具体的说，是涉及一种孔壁瓦斯流量测量装置，以及基于这种测量装置基础上的一种孔壁瓦斯流量测定方法。

背景技术

煤巷突出动态预测方法—连续流量法认为，钻孔钻进过程中钻头附近孔壁及煤屑的初始瓦斯流量可以反映煤巷掘进工作面的突出危险性。但在现场测定中，仅能从孔口收集到由钻孔中涌出的瓦斯总量，若要得到钻头附近的初始瓦斯流量，必须将钻头之外孔壁及煤屑涌出的后续瓦斯流量从瓦斯总量中扣除。为此，本发明旨在设计一种基于传感器及计算机数据采集技术，运用煤层模拟装置的孔壁瓦斯流量测量装置，以及基于这种装置基础上的测定方法，开展孔壁瓦斯动态涌出规律的实验研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种孔壁瓦斯流量测量装置，以及基于这种测量装置基础上的一种孔壁瓦斯流量测定方法。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：

    一种孔壁瓦斯流量测量装置，包括一个煤层模拟装置，钻杆对煤层模拟装置中的模拟煤层施工钻孔；还包括一个气罐和一个煤样罐，所述气罐、煤层模拟装置、煤样罐依次连通，所述煤样罐的顶部设有带阀门的喷口，所述煤样罐与流量采集系统连接。

    所述流量采集系统包括主采集系统和副采集系统，所述主采集系统包括中压传感器、低压传感器、温度传感器、高压传感器所在的四条测定通道，所述各传感器一端采集所述煤样罐内的数据，另一端与数据采集带连接通，所述数据采集带与槽式耦合触发器连接并通过槽式耦合触发器控制计算机启动数据采集程序；

    所述副采集系统包括玻璃转子流量计和造泡流量计；

所述主采集系统与副采集系统通过切换阀进行切换。 

    所述煤样罐的顶部设有出气口，所述出气口外的管路上设有第一截止阀和第一电磁阀，从第一电磁阀处分出两条测定通道，分别为中压传感器通道和低压传感器通道，所述中压传感器通道上设有中压传感器，所述第一电磁阀和中压传感器之间设有第二截止阀，所述低压传感器通道上设有低压传感器，所述第一电磁阀与低压传感器之间设有第二电磁阀，所述中压传感器、低压传感器均与数据采集带连接；所述煤样罐的顶端还设有温度传感器，所述温度传感器一端与煤样罐内部连通，另一端与数据采集带连接；所述煤样罐的顶端还设有高压传感器，所述高压传感器一端与煤样罐内部连通，另一端与数据采集带连接；中压传感器、低压传感器、温度传感器、高压传感器所在的通道组成的四条测定通道构成主采集系统，所述数据采集带与槽式耦合触发器连接并通过槽式耦合触发器控制计算机启动数据采集程序。

    所述煤层模拟装置包括无盖缸体，所述缸体上方设有压力机，所述压力机下部为压柱和压板，所述压板外部轮廓与所述缸体的内壁轮廓相匹配，所述缸体侧壁设有充气口；所述缸体侧壁设有侧面出口，且侧面出口的外端向内凹陷形成凹槽，所述凹槽的内壁轮廓与所述堵头的外部轮廓相匹配，所述堵头的中心设有通孔，所述通孔供顶杆插入，所述堵头外端还设有横梁，所述横梁中心带有通孔，所述横梁覆盖于堵头外端并与侧面出口紧固连接，顶杆依次穿过横梁、堵头的通孔后插入缸体内部，所述堵头的表面还设有出气孔用于与煤样罐连通。

    一种孔壁瓦斯流量测定方法，包括如下步骤，

    第一步，设置一个煤层模拟装置，利用钻杆在煤层模拟装置中对模拟煤层施工钻孔，钻孔形成后，将钻杆撤出，将煤层模拟装置密封；关闭煤样罐使之密封，并将煤样罐与煤层模拟装置连通；

    第二步，依次将气罐、煤层模拟装置、煤样罐连通，关闭煤样罐喷口，连接主采集系统和副采集系统；

    第三步，用压力机施加预定围压，利用真空泵抽取模拟煤层、堵头内部空腔留存煤屑及煤样罐内死空间中的各种气体，抽真空后，通过气罐向模拟煤层中充入气体，使煤样吸附平衡；

    第四步，采用主采集系统来采集测定瓦斯流量，所述主采集系统包括中压传感器、低压传感器、温度传感器、高压传感器所在的四条测定通道，所述各传感器一端采集所述煤样罐内的数据，另一端与数据采集带连接通，所述数据采集带与槽式耦合触发器连接并通过槽式耦合触发器控制计算机启动数据采集程序；

    第五步，当电压值＜1.03 V时，低压传感器采集到的瓦斯压力为零，此时提示主采集系统采集结束，迅速将瓦斯流量切换至玻璃转子流量计采集；

    第六步，瓦斯流量降至玻璃转子流量计采集范围之外时，将气路切换至造泡流量计，继续计时，并连续读取气泡位置高度，当造泡流量计中气泡运移速度非常缓慢时，测试工作结束；