一種掘進(jìn)落煤瓦斯涌出規(guī)律及瓦斯含量一體化測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤礦安全生產(chǎn)研究領(lǐng)域，尤其涉及一種在煤巷掘進(jìn)快速測試落煤的瓦斯涌出規(guī)律以及測定落煤瓦斯含量的一體化便利裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯是一種無色無味氣體，具有窒息性和爆炸性，人體感知是無法直接察覺瓦斯的存在，長期處于高濃度瓦斯空間，會導(dǎo)致窒息死亡，目前，煤礦井下以監(jiān)測瓦斯?jié)舛葋砼袛嗫臻g內(nèi)瓦斯分布規(guī)律，然而這種方法是在瓦斯涌出之后進(jìn)行的數(shù)據(jù)監(jiān)測，沒有預(yù)測功能，一旦工作面瓦斯涌出超量，生產(chǎn)空間安全性很難保障。在突出或高瓦斯礦井中，煤層瓦斯含量極高，開采前需進(jìn)行瓦斯抽采降低煤層瓦斯含量，由于受地層壓力和煤體透氣性影響，瓦斯抽采能力存在極限值，即使瓦斯抽采達(dá)標(biāo)或煤體突出消除時，煤層殘余瓦斯量仍不小，一旦開采形成塊體煤，瓦斯會從落煤體內(nèi)快速解吸釋放，并涌入開采空間，易造成瓦斯超限。因此，煤體開掘之前若能準(zhǔn)確預(yù)測煤體瓦斯涌出規(guī)律，可預(yù)先對準(zhǔn)備開采煤體實(shí)施有效治理措施，降低涌出量及涌出速度，從而減輕風(fēng)排瓦斯負(fù)擔(dān)，提高生產(chǎn)空間的安全性。
[0003]煤巷掘進(jìn)時瓦斯涌出來源包括煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出兩部分，據(jù)統(tǒng)計，瓦斯超限事故多發(fā)生在煤巷掘進(jìn)期間，主要因為巷道空間小，風(fēng)排能力有限，加之巷道前方煤體存在高應(yīng)力帶和高瓦斯壓力帶，煤體脫落后，高瓦斯壓力梯度差會促使煤體內(nèi)吸附瓦斯快速解吸釋放，迅速涌入巷道內(nèi)。分源預(yù)測法可預(yù)測掘進(jìn)工作面落煤和煤壁瓦斯涌出量，但此方法為靜態(tài)條件下預(yù)測，隨工作面推進(jìn)，煤層賦存情況不斷改變，瓦斯涌出具有不均勻性，該方法很難滿足動態(tài)掘進(jìn)期間瓦斯涌出規(guī)律。因此，在動態(tài)掘進(jìn)期間需準(zhǔn)確預(yù)測落煤瓦斯涌出規(guī)律以及落煤的瓦斯含量，為采取有效治理措施提供依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是掘進(jìn)落煤過程中瓦斯含量的測定及瓦斯涌出規(guī)律。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種掘進(jìn)落煤瓦斯涌出規(guī)律及瓦斯含量一體化測試裝置，包括防爆自動研磨器、多功能煤樣罐、氣流方向控制器、第一瓦斯解吸儀、第二瓦斯解吸儀、水液面監(jiān)測器、無線數(shù)據(jù)接收器，防爆自動研磨器的上方設(shè)有多功能煤樣罐，多功能煤樣罐內(nèi)設(shè)有可旋轉(zhuǎn)儲煤罐，可旋轉(zhuǎn)儲煤罐的底部與防爆自動研磨器旋轉(zhuǎn)連接，可旋轉(zhuǎn)儲煤罐內(nèi)放置有實(shí)心鐵球，氣流方向控制器的底部設(shè)有進(jìn)氣口，氣流方向控制器的左右兩端分別設(shè)有出氣口，多功能煤樣罐的上端出氣口與氣流方向控制器的進(jìn)氣口連通，氣流方向控制器左右兩端的出氣口分別與第一瓦斯解吸儀、第二瓦斯解吸儀的連接接口連通，第一瓦斯解吸儀、第二瓦斯解吸儀的上端均設(shè)置有水液面監(jiān)測器，水液面監(jiān)測器的信號輸出端與無線數(shù)據(jù)接收器的信號輸入端相連接。
[0006]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述實(shí)心鐵球的個數(shù)至少為兩個。
[0007]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述第一瓦斯解吸儀的量程范圍為500毫升?1000_升。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述第二瓦斯解吸儀的量程范圍為4000毫升?5000暈升。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果在于:在煤巷掘進(jìn)期間能夠準(zhǔn)確預(yù)測落煤的瓦斯涌出規(guī)律和落煤的瓦斯含量，判斷抑制瓦斯涌出的最佳時段以及制定有效治理措施，也為合理調(diào)配巷道通風(fēng)量提供數(shù)據(jù)支撐，以提高采掘空間安全性和工作效率。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型提供的瓦斯含量一體化測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型無線數(shù)據(jù)接收器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本實(shí)用新型多功能煤樣罐上內(nèi)置螺母結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種掘進(jìn)落煤瓦斯涌出規(guī)律及瓦斯含量一體化測試裝置，包括防爆自動研磨器1，防爆自動研磨器I的上方設(shè)置有多功能煤樣罐2，多功能煤樣罐2的內(nèi)部設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)儲煤罐3，可旋轉(zhuǎn)儲煤罐3通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸4與防爆自動研磨器I轉(zhuǎn)動連接，可旋轉(zhuǎn)儲煤罐3內(nèi)設(shè)有至少兩個實(shí)心鐵球5 ;多功能煤樣罐2的上方設(shè)置有氣流方向控制器6，氣流方向控制器6的底部設(shè)有進(jìn)氣口，氣流方向控制器6的左右兩端均設(shè)有出氣口，多功能煤樣罐2的出氣口與氣流方向控制器6的進(jìn)氣口通過短皮膠管22連通，多功能煤樣罐2的左右兩側(cè)分別設(shè)置有第一瓦斯解吸儀7、第二瓦斯解吸儀8，第一瓦斯解吸儀7、第二瓦斯解吸儀8頂部均設(shè)置有水液面監(jiān)測器10，水液面監(jiān)測器10的底部設(shè)置有激光發(fā)射端口，第一瓦斯解吸儀7、第二瓦斯解吸儀8底部均設(shè)置有注水閥門14，第一瓦斯解吸儀7、第二瓦斯解吸儀8底部均設(shè)置有連通接口 12、排水口 13，氣流方向控制器6的左右兩端出氣口通過兩根長皮膠管9分別與第一瓦斯解吸儀7、第二瓦斯解吸儀8上的連通接口12連接，水液面監(jiān)測器10的信號輸出端與無線數(shù)據(jù)接收器18的信號輸入端連接。
[0015]如圖2所示，無線數(shù)據(jù)接收器18上設(shè)置有顯示屏幕19、USB接口 20及功能按鈕
21ο
[0016]本實(shí)施例中將實(shí)心鐵球5的個數(shù)設(shè)定為五個，將第一瓦斯解吸儀7的量程設(shè)定為1000 _升，第二瓦斯解吸儀8的量程設(shè)定為5000暈升。
[0017]具體使用時，首先更換多功能煤樣罐I出氣口處的密封墊16，用內(nèi)置螺母17壓緊密封墊16，其內(nèi)置螺母17的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，第一瓦斯解吸儀7、第二瓦斯解吸儀8通過注水閥門14裝滿水，準(zhǔn)備工作就緒以后，然后連接裝置并檢查裝置的氣密性。當(dāng)煤巷掘進(jìn)時，將新鮮落煤迅速裝入多功能煤樣罐2中的可旋轉(zhuǎn)儲煤罐3，并使用扳手緊密密封，同時開啟氣流方向控制器6、水液面監(jiān)測器10和無線數(shù)據(jù)接收器18上開關(guān)，并將無線數(shù)據(jù)接收器18上的功能按鈕21調(diào)至每30秒的瓦斯涌出量；剛掘進(jìn)的新鮮落煤涌出瓦斯流量要大于20毫升每分鐘，瓦斯流經(jīng)氣流方向控制器6時，經(jīng)過自動控制，氣流方向控制器6出氣口自動轉(zhuǎn)換到第二瓦斯解吸儀8，瓦斯沿長皮膠管9進(jìn)入第二瓦斯解吸儀8，水自動從排水口 13排出，水液面降低；此時水液面監(jiān)測器10從激光發(fā)射端口 11發(fā)出激光，激光照射至水液面后反射回水液面監(jiān)測器10，水液面監(jiān)測器10將激光運(yùn)行的時間數(shù)據(jù)通過無線發(fā)射器發(fā)射，無線數(shù)據(jù)接收器18接收到數(shù)據(jù)后，內(nèi)部處理器依據(jù)激光單程運(yùn)行時間和激光運(yùn)行速度計算水液面至瓦斯解吸儀頂端的距離，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為瓦斯氣體的排水量，即瓦斯涌出量，此數(shù)據(jù)采集為每30秒一次。該自動化裝置持續(xù)監(jiān)測落煤的瓦斯涌出量，當(dāng)涌出瓦斯流量小于20毫升每分鐘時，氣流方向控制器6出氣口自動轉(zhuǎn)換至第一瓦斯解吸儀7，繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，當(dāng)瓦斯流量小于I毫升每分鐘，落煤瓦斯涌出規(guī)律考察結(jié)束。
[0018]上述測試完畢后，迅速將多功能煤樣罐2放置防爆自動研磨器I中，多功能煤樣罐2中的可旋轉(zhuǎn)儲煤罐3通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸4與防爆自動研磨器I轉(zhuǎn)動連接，開啟防爆自動研磨器I電源開關(guān)15，多功能煤樣罐2外體保持平衡靜止，內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)儲煤罐3在防爆自動研磨器I帶動下快速旋轉(zhuǎn)，可旋轉(zhuǎn)儲煤罐3中的實(shí)心鐵球5也隨其高速轉(zhuǎn)動，實(shí)心鐵球5不斷撞擊可旋轉(zhuǎn)儲煤罐3內(nèi)壁與落煤，強(qiáng)制粉碎落煤，煤樣粒徑減小，煤體內(nèi)封閉孔隙逐漸被打開，煤體內(nèi)吸附瓦斯得到進(jìn)一步釋放，同時，多功能煤樣罐2中落煤質(zhì)量可以自動獲得r落煤粉碎瓦斯期間，繼續(xù)用第一瓦斯解吸儀7、第二瓦斯解吸儀8收集落煤粉碎后的瓦斯解吸量，并用無線數(shù)據(jù)接收器18接收水液面監(jiān)測器10發(fā)出的數(shù)據(jù)；當(dāng)氣體流量小于0.1毫升每分鐘時，落煤瓦斯含量測定結(jié)束。
[0019]落煤瓦斯涌出規(guī)律及落煤瓦斯含量采集數(shù)據(jù)分析，將無線數(shù)據(jù)接收器18的功能按鈕21調(diào)至每30秒的瓦斯涌出量，觀察無線數(shù)據(jù)接收器18上顯示屏幕19顯示是否正確，使用數(shù)據(jù)線通過無線數(shù)據(jù)接收器18上的USB接口 20與電腦連接，將落煤瓦斯涌出量隨時間變化數(shù)據(jù)傳輸至電腦，然后用Origin軟件處理繪制落煤瓦斯涌出變化規(guī)律；將無線數(shù)據(jù)接收器18的功能按鈕21調(diào)至瓦斯涌出總量，觀察無線數(shù)據(jù)接收器18上顯示屏幕19顯示是否正確，查詢整個測試過程中落煤瓦斯涌出總量，根據(jù)落煤質(zhì)量計算落煤的瓦斯含量。
[0020]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及等同界定。
【主權(quán)項】
1.一種掘進(jìn)落煤瓦斯涌出規(guī)律及瓦斯含量一體化測試裝置，其特征在于:包括防爆自動研磨器、多功能煤樣罐、氣流方向控制器、第一瓦斯解吸儀、第二瓦斯解吸儀、水液面監(jiān)測器、無線數(shù)據(jù)接收器，防爆自動研磨器的上方設(shè)有多功能煤樣罐，多功能煤樣罐內(nèi)設(shè)有可旋轉(zhuǎn)儲煤罐，可旋轉(zhuǎn)儲煤罐的底部與防爆自動研磨器旋轉(zhuǎn)連接，可旋轉(zhuǎn)儲煤罐內(nèi)放置有實(shí)心鐵球，氣流方向控制器的底部設(shè)有進(jìn)氣口，氣流方向控制器的左右兩端分別設(shè)有出氣口，多功能煤樣罐的上端出氣口與氣流方向控制器的進(jìn)氣口連通，氣流方向控制器左右兩端的出氣口分別與第一瓦斯解吸儀、第二瓦斯解吸儀的連接接口連通，第一瓦斯解吸儀、第二瓦斯解吸儀的上端均設(shè)置有水液面監(jiān)測器，水液面監(jiān)測器的信號輸出端與無線數(shù)據(jù)接收器的信號輸入端相連接。2.如權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)落煤瓦斯涌出規(guī)律及瓦斯含量一體化測試裝置，其特征在于:所述實(shí)心鐵球的個數(shù)至少為兩個。3.如權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)落煤瓦斯涌出規(guī)律及瓦斯含量一體化測試裝置，其特征在于:所述第一瓦斯解吸儀的量程范圍為500毫升?1000毫升。4.如權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)落煤瓦斯涌出規(guī)律及瓦斯含量一體化測試裝置，其特征在于:所述第二瓦斯解吸儀的量程范圍為4000毫升?5000毫升。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種掘進(jìn)落煤瓦斯涌出規(guī)律及瓦斯含量一體化測試裝置，包括防爆自動研磨器、多功能煤樣罐、第一瓦斯解吸儀、第二瓦斯解吸儀，多功能煤樣罐密封新鮮落煤后，涌出瓦斯從多功能煤樣罐出氣口流經(jīng)氣流方向控制器，根據(jù)瓦斯氣體流量大小，自動轉(zhuǎn)換至不同體積的瓦斯解吸儀，利用水液面監(jiān)控器發(fā)射激光探測水液面位置，并將數(shù)據(jù)無線傳輸至無線數(shù)據(jù)接收器，最后可旋轉(zhuǎn)儲煤罐旋轉(zhuǎn)強(qiáng)制破碎煤體，直至煤體內(nèi)瓦斯完全釋放，最終獲得落煤的總瓦斯量。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到掘進(jìn)落煤瓦斯涌出規(guī)律及瓦斯含量，判斷抑制瓦斯涌出的最佳時段并制定有效治理措施，也為合理調(diào)配巷道通風(fēng)量提供數(shù)據(jù)支撐，以提高采掘空間安全性和工作效率。
【IPC分類】G01F22/00, E21F17/18
【公開號】CN204783116
【申請?zhí)枴緾N201520484151
【發(fā)明人】李建兵, 陳向軍, 王林, 成建林, 袁軍偉, 于亮亮, 蘇偉偉, 李鵬, 任真勇, 薛勇
【申請人】沁和能源集團(tuán)有限公司, 河南理工大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月7日