CN102706769A - 注水煤样瓦斯放散初速度测定仪及测定方法 - Google Patents

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程远平
刘辉辉
徐超
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Abstract

一种注水煤样瓦斯放散初速度测定仪及测定方法，测定仪主要由真空计、装有煤样的煤样罐、注水器、标尺、真空泵和甲烷气样袋组成，在煤样罐内装入3.5g煤样，利用真空泵将真空计和煤样罐抽真空；将煤样罐与甲烷源连接，使煤样吸附瓦斯达到平衡状态；向煤样中注入1-3mL的水，一个半小时后测定其瓦斯放散初速度；与自然干燥煤样的瓦斯放散初速度相比较，水分的注入可以有效的降低煤样的瓦斯放散初速度，起到注水防突的效果。可同时测定至少两个煤样的瓦斯放散初速度，大大提高了实验效率，既能测定普通煤样的瓦斯放散初速度，也可以测定瓦斯吸附平衡后润湿的煤样的瓦斯放散初速度。其结构简单，操作简单，成本较低，测定精度较高。

Description

注水煤样瓦斯放散初速度测定仪及测定方法
技术领域
本发明涉及一种初速度的测定仪及测定方法，尤其是一种适用于煤矿瓦斯的防治的注水煤样瓦斯放散初速度测定仪及测定方法。
背景技术
煤层注水作为一种防治煤与瓦斯突出的措施上世纪30年代最早在前苏联煤矿开始应用，60年代，我国在学习前苏联经验的基础上，在阳泉、北票、里王庙和抚顺等矿区进行了工业试验，并逐步在全国得以推广应用。到目前为止，煤层注水防突已经取得了显著的成果。在注水防突措施后，需要测定煤样的瓦斯放散初速度来判定防突效果，但目前的瓦斯放散初速度测定仪只能测定干燥煤样或瓦斯吸附平衡前润湿煤样的瓦斯放散初速度，而不能测定瓦斯吸附平衡后润湿煤样的瓦斯放散初速度。所以研究能测定瓦斯吸附平衡后润湿煤样的瓦斯放散初速度的仪器是很有必要的。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种注水煤样瓦斯放散初速度测定仪，通过对装有煤样的煤样罐抽真空，向煤样注入甲烷，再向煤样中注入水，模拟现场实际，以此测定煤样瓦斯放散初速度，与自然干燥煤样的瓦斯放散初速度相比较，从而得出瓦斯放散初速度。
本发明的注水煤样瓦斯放散初速度测定仪，包括真空计、与真空计相连的真空泵，设在真空泵管路上的分隔球，甲烷气样袋，还包括装有煤样的煤样罐、向煤样罐内注水的注水器，所述的真空计之间固定有标尺，与真空计相连的真空泵管路上设有通入真空气体的主进气阀，主进气阀下部的真空管路上连接有多个支路真空管，各支路真空管分别连接装有煤样的煤样罐，支路真空管上均设有通入煤样罐气体的支进气阀，煤样罐入口设有固定进入其内的支路真空管、注水管和甲烷气管的密封塞，注水管上设有注水阀，甲烷气管上设有甲烷气阀。
所述进入煤样罐内的支路真空管端部包裹有棉球。
本发明的注水煤样瓦斯放散初速度测定方法，包括如下步骤：
a、将粉碎筛取0.2-0.25mm粒径的煤样装入煤样罐中，将支路真空管、注水管和甲烷气管分别插入煤样罐中，用密封塞密封入口；
b、打开支路真空管和主进气阀，使真空泵、分隔球和煤样罐相通，对煤样抽真空1.5小时；
c、关闭支进气阀、主进气阀和真空泵，打开甲烷气阀使煤样罐与甲烷气样袋相通，向煤样罐内通入纯甲烷气体，保持煤样与纯甲烷气体接触1.5小时；
d、关闭甲烷气阀，打开注水阀，向煤样罐中注入1-3mL的水后关闭注水阀；
e、一个半小时后，打开支路真空管上的支进气阀使煤样罐与真空计相通，当真空计中的水银面开始变化时用秒表开始计时：
10s后支进气阀（5）使煤样罐（2）与真空计（10）隔断，继续计时，通过标尺(11)记录此时U形真空计(10)左右两侧水银液面刻度的第一差值P1； 
计时到45s时，打开支进气阀5使煤样罐(2)再次与真空计(10)相通，到60s时停止实验，通过标尺11记录此时真空计(10)左右两侧水银液面的第二刻度值P2； 
第二刻度值P2减去第一差值P1，即为注水煤样的瓦斯放散初速度                                               
Figure 2012101913963100002DEST_PATH_IMAGE002
。
有益效果：本发明既能测定普通煤样的瓦斯放散初速度，也可以测定瓦斯吸附平衡后润湿的煤样的瓦斯放散初速度。主要优点有：
（1）本发明能测定普通煤样的瓦斯放散初速度，也可以测定瓦斯吸附平衡后润湿的煤样的瓦斯放散初速度，在工程实践上可以用于检验煤层注水防突的实施效果，同时还可以用于突出危险性预测时煤样瓦斯放散初速度的测定；
（2）本发明通过设置多个支路真空管，可分别连接装有煤样的多个煤样罐，可同时测定两个或两个以上煤样的瓦斯放散初速度，测定效率高。
（3）结构简单、操作方便、模拟效果好，对防治煤矿瓦斯突出具有现实意义。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中，1—煤样；2—煤样罐；3—甲烷气阀；4-注水阀；5-支进气阀；6—支路真空管；7—主进气阀；8—注水器；9—注水管；10—真空计；11—标尺；12—棉花；13—分隔球；14—真空泵；15—甲烷气样袋。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
如图1所示，本发明的注水煤样瓦斯放散初速度测定仪，主要由真空计10、装有煤样1的煤样罐2、注水器8、标尺11、真空泵14、甲烷气样袋15组成，真空计10与真空泵14相连，真空计10与真空泵14连接的管路上设有分隔球13，甲烷气样袋15、真空计10、注水器8分别经管路连接到煤样罐2内，进入煤样罐2内的支路真空管6端部包裹有棉球12。所述的真空计10呈U形，之间固定有标尺11，与真空计10相连的真空泵14管路上设有通入真空气体的主进气阀7，主进气阀7下部的真空管路上连接有多个支路真空管6，各支路真空管6分别连接装有煤样1的煤样罐2，图中所示的支路真空管6为两个，根据测试需要，支路真空管6还可以是三个、四个。两个支路真空管6上均设有通入煤样罐2气体的支进气阀5，煤样罐2入口设有固定进入其内的支路真空管6、注水管9和甲烷气管的密封塞，注水管9上设有注水阀4，甲烷气管上设有甲烷气阀3。
利用上述注水煤样瓦斯放散初速度测定仪的测定方法：在煤样罐2内装入3.5g煤样1，利用真空泵14将真空计10和煤样罐2抽真空；将煤样罐2与甲烷气样袋15连接，使煤样1吸附瓦斯达到平衡状态；向煤样1中注入1-3mL的水，一个半小时后测定其瓦斯放散初速度；与自然干燥煤样的瓦斯放散初速度相比较，可得注水防突的效果。具体操作步骤如下：
首选在煤样室把大块煤样粉碎，筛取0.2-0.25mm粒径的煤样1装入煤样罐2中，将支路真空管6、注水管9和甲烷气管分别插入煤样罐2中，用密封塞密封入口；打开支路真空管6和主进气阀7，使真空泵14、分隔球13和煤样罐2相通，在进入煤样罐2内的支路真空管6端部包裹棉球12，对煤样1抽真空1.5小时；关闭支进气阀5、主进气阀7和真空泵14，打开甲烷气阀3使煤样罐2与甲烷气样袋15相通，向煤样罐2内通入纯甲烷气体，保持煤样1与纯甲烷气体接触1.5小时，保证煤样1吸附甲烷达到平衡状态；之后关闭甲烷气阀3，打开注水阀4，向煤样罐2中注入1mL的水后关闭注水阀4；一个半小时后，打开支路真空管6上的支进气阀5使煤样罐2与真空计10相通，当真空计10中的水银面开始变化时用秒表开始计时：10s后支进气阀5使煤样罐2与真空计10隔断，继续计时，通过标尺11记录此时U形真空计10左右两侧水银液面刻度的第一差值P1；计时到45s时，打开支进气阀5使煤样罐2再次与真空计10相通，到60s时停止实验，通过标尺11记录此时真空计10左右两侧水银液面的第二刻度值P2，第二刻度值P2减去第一差值P1，即为注水煤样的瓦斯放散初速度。将该测定值与未注水煤样的瓦斯放散初速度对比就可以得到注水对瓦斯放散初速度的影响，水分的注入可以有效的降低煤样的瓦斯放散初速度，将超过防突规定最低值的煤样的放散初速度降到规定值10mmHg以下，起到消突的作用。

Claims (3)

1.一种注水煤样瓦斯放散初速度测定仪，包括真空计（10）、与真空计（10）相连的真空泵（14），设在真空泵（14）管路上的分隔球（13），甲烷气样袋（15），其特征在于：还包括装有煤样（1）的煤样罐（2）、向煤样罐（2）内注水的注水器（8），所述的真空计（10）之间固定有标尺（11），与真空计（10）相连的真空泵（14）管路上设有通入真空气体的主进气阀（7），主进气阀（7）下部的真空管路上连接有多个支路真空管（6），各支路真空管（6）分别连接装有煤样（1）的煤样罐（2），支路真空管（6）上均设有通入煤样罐（2）气体的支进气阀（5），煤样罐（2）入口设有固定进入其内的支路真空管（6）、注水管（9）和甲烷气管的密封塞，注水管（9）上设有注水阀（4），甲烷气管上设有甲烷气阀（3）。
2.根据权利要求1所述的注水煤样瓦斯放散初速度测定仪，其特征在于：所述进入煤样罐（2）内的支路真空管（6）端部包裹有棉球（12）。
3.一种根据权利要求1所述测定仪的注水煤样瓦斯放散初速度测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将粉碎筛取0.2-0.25mm粒径的煤样（1）装入煤样罐（2）中，将支路真空管（6）、注水管（9）和甲烷气管分别插入煤样罐（2）中，用密封塞密封入口；
b、打开支路真空管（6）和主进气阀（7），使真空泵（14）、分隔球（13）和煤样罐（2）相通，对煤样（1）抽真空1.5小时；
c、关闭支进气阀（5）、主进气阀（7）和真空泵（14），打开甲烷气阀（3）使煤样罐（2）与甲烷气样袋（15）相通，向煤样罐（2）内通入纯甲烷气体，保持煤样（1）与纯甲烷气体接触1.5小时；
d、关闭甲烷气阀（3），打开注水阀（4），向煤样罐（2）中注入1-3mL的水后关闭注水阀（4）；
e、一个半小时后，打开支路真空管（6）上的支进气阀（5）使煤样罐（2）与真空计（10）相通，当真空计（10）中的水银面开始变化时用秒表开始计时：
10s后支进气阀（5）使煤样罐（2）与真空计（10）隔断，继续计时，通过标尺(11)记录此时U形真空计(10)左右两侧水银液面刻度的第一差值P1； 
计时到45s时，打开支进气阀5使煤样罐(2)再次与真空计(10)相通，到60s时停止实验，通过标尺11记录此时真空计(10)左右两侧水银液面的第二刻度值P2； 
第二刻度值P2减去第一差值P1，即为注水煤样的瓦斯放散初速度                                               
Figure 2012101913963100001DEST_PATH_IMAGE002
。
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