[发明专利]固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置及方法

说明书

固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置及方法，包括测定管、涡街流量计、封孔气囊、防爆显示仪和充气泵，测定管前后两端均通透，封孔气囊固定设在测定管前端部外圆周上，涡街流量计安装在测定管上的后部，充气泵设置在防爆显示仪内部，防爆显示仪上设有瓦斯涌出流量显示屏和气囊压力显示屏，涡街流量计通过数据线与防爆显示仪连接，封孔气囊的后侧通过高压软管与充气泵连接，高压软管上设有邻近测定管前端的阀门，气泵压力显示屏的监测端连接在高压软管上。本发明原理科学，结构简单，便于操作，测定数据较为转，可以为观测瓦斯涌出规律提供参照，对煤矿防治瓦斯突出，保障矿井安全生产具有一定的意义和实际价值。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯治理技术领域，具体涉及一种固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置及方法。

背景技术

钻孔瓦斯涌出初速度q 指在煤层内打Φ42mm、以3.5m钻孔长度为初始长度，用气囊封孔器封孔并保证气室长度1m，每次增加1m孔长，根据需要增加至10m左右，在封孔后2min时测定的经导气管流出的瓦斯涌出初速度。原理基于突出煤和非突出煤在瓦斯解吸量和解吸速度上的差异，突出煤瓦斯解吸量大，初始瓦斯解吸速度快，测定的钻孔瓦斯涌出初速度( q值)较高。钻孔瓦斯涌出初速度值取决于煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力、煤的破坏类型、煤的物理力学性质、煤层地应力大小等因素, 是国内外广泛应用于预测煤矿采掘工作面煤与瓦斯突出危险，防突措施效果检验的一项重要局部指标，是经过国内外广大煤炭科技人员经过长期理论研究和工程实践得出的可靠预测指标。

目前，现场采用的测量钻孔瓦斯涌出初速度方法是在煤层中打钻，每钻进1m或钻进到预定深度，退出钻杆，保证气室长度1m，按照需要封孔长度，安装并送入封孔器，用打气筒充气封孔，用流量计测定规定钻孔长度的瓦斯涌出初速度。整个过程需要在打钻结束后2min内完成。现场实施过程中需要人工携带多节观测管到工作面，需要携带打气筒，需要根据瓦斯涌出大小更换孔板或其他量程的流量计，携带与操作不够方便，影响测量效率。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置及方法，本发明采用固定封孔长度，改变气室长度，减少了接长封孔器这一步骤，能够减少测定管的使用量；配以智能型瓦斯涌出初速度测定装置，用涡街流量计代替孔板流量计，减少了更换孔板的步骤，智能化程度较高，读数精确；用电动充气泵代替人工打气，打气时间短，气压稳定，为瓦斯涌出初速度测定在2min内完成提供了保障。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置，包括测定管、涡街流量计、封孔气囊、防爆显示仪和充气泵，测定管前后两端均通透，封孔气囊固定设在测定管前端部外圆周上，涡街流量计安装在测定管上的后部，充气泵设置在防爆显示仪内部，防爆显示仪上设有瓦斯涌出流量显示屏和气囊压力显示屏，涡街流量计通过数据线与防爆显示仪连接，封孔气囊的后侧通过高压软管与充气泵连接，高压软管上设有邻近测定管前端的阀门，气泵压力显示屏的监测端连接在高压软管上。

测定管外圆周在封孔气囊的前侧和后侧分别设有前导套和后导套；封孔气囊在未充气时的外径小于前导套和后导套的外径，前导套的前端与测定管前端齐平，前导套的前端与测定管前端外圆设有前细后粗的圆锥形导向结构，前导套后侧与封孔气囊前侧之间、后导套前侧与封孔气囊后侧之间均具有膨胀预留间隙。

测定管的外壁上部沿长度方向设有一根保护管，后导套上沿长度方向开设有用于穿过保护管的穿孔，高压软管穿设在保护管内。

测定管的长度为3.5-4m，测定管的外径22mm，测定管内径15mm，前导套和后导套的外径为40mm，封孔气囊的长度为50cm。

固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置的测定方法，包括以下步骤，

（1）在掘进工作面，顺煤层方向，在距巷道帮0.5m处打一个平行于掘进方向，直径为42mm，孔深为4m的钻孔；