CN109060593A - 一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置 - Google Patents

一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置，包括密封罐盖、瓦斯罐、基板、导热板、真空泵和瓦斯气体测量单元，所述瓦斯罐连接密封罐盖，瓦斯罐内部固定有导热板，导热板上部的瓦斯罐内设为采样室，导热板下部的瓦斯罐内设为加热室，密封罐盖上连接排气管，排气管连接连通管，连通管上通过三通阀连通抽真空管，抽真空管连接真空泵的抽真空嘴；所述瓦斯气体测量单元的进气阀与连通管连通，瓦斯气体测量单元上安装有密封阀；具有结构简单、体积小、重量轻、携带方便的优点，能够准确的测定煤层瓦斯含量、可解吸瓦斯含量、煤层瓦斯压力及压力值等瓦斯基本参数，也能够测定温度对于遗煤瓦斯解吸的影响，满足工作面煤与瓦斯突出危险性预测的要求。

Description

一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置
技术领域
本发明涉及煤矿采挖技术领域，更具体地说，它涉及一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置。
背景技术
煤矿区瓦斯作为一种高能洁净的能源，其探勘、开发和利用技术越来越受到世界多国的重视。我国煤炭开采历史悠久，遗留有大量的密闭采空区(或废弃矿井)，采空区瓦斯地面抽采技术能够充分利用煤层开采的卸压增透效应，避开岩层的剧烈活动期，实现地面井抽采寿命的最大化，在我国发展前景良好。
煤矿瓦斯含量测定是矿井瓦斯综合治理等领域一项重要工作，准确获取煤矿瓦斯含量数据对评价矿井开采设计、矿井通风、瓦斯灾害综合治理及煤矿安全治理有比较重大意义。
现有的瓦斯罐和瓦斯气体解吸仪体积庞大，比较笨重，在搬运过程中不仅不方便而且很容易损坏装置；现有的测定装置中的瓦斯气体气体解吸仪密闭性能差，量筒内水用完后停止测定重新灌水，测定时用弹簧夹控制瓦斯罐气体的流出，误差大而且控制不方便，测定装置中使用的瓦斯罐不仅气密性差，而且不能实时对气压、温度进行监控，导致测试装置人工劳动强度高、效率低。在日常进行的瓦斯含量测定过程中，经常会出现实验室解析的瓦斯量偏低，与井下现场瓦斯解析的量不相吻合的情况，其主要原因是煤样罐密封不紧，出现漏气现象所造成的。一般情况下，煤样罐会在实验室进行加压后放入水中观察是否漏气，但在现场取样过程中，因井下条件限制，在测量现场无法对煤样罐进行气密性检查；另外，由于煤样罐在井下运输过程中，当罐内密闭的煤体产生的瓦斯达到一定压力时，就易外溢，工作人员很难察觉，最终造成实验室的瓦斯含量测定值偏小。
与此同时，煤样堆积放置，影响瓦斯气体解析的效率，并且针对煤样进行测定温度对于遗煤瓦斯解吸的影响，无法获得不同温度下煤样的长时间解吸瓦斯试验数据，进行温度对于块煤解吸影响效应的研究。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置，包括密封罐盖、瓦斯罐、基板、导热板、真空泵和瓦斯气体测量单元，所述瓦斯罐连接密封罐盖，瓦斯罐内部固定有导热板，导热板上部的瓦斯罐内设为采样室，导热板下部的瓦斯罐内设为加热室，瓦斯罐上部的采样室内放置有煤样承托架，煤样承托架上部连接有若干分隔架，瓦斯罐下部的加热室内安装有加热丝，加热室内充注有导热油，密封罐盖上连接排气管，排气管连接连通管，连通管上通过三通阀连通抽真空管，抽真空管连接真空泵的抽真空嘴；所述瓦斯气体测量单元的进气阀与连通管连通，瓦斯气体测量单元上安装有密封阀。
进一步，所述瓦斯罐固定在基板上，瓦斯罐顶端设有法兰盘，法兰盘通过螺栓连接密封罐盖，密封罐盖上端穿出的螺栓螺纹连接螺帽，螺栓和螺帽将密封罐盖与瓦斯罐的法兰盘连接，密封罐盖与法兰盘之间设有密封垫圈。
进一步，所述分隔架竖向等间距设置，相邻分隔架之间设为煤样槽，煤样承托架和分隔架为金属网状架。
进一步，所述密封罐盖顶部安装有泄压阀，泄压阀连通采样室。
进一步，所述排气管上安装有流量控制阀，抽真空管上安装有压力计，真空泵安装在基板上，所述基板上安装有台座，台座上安装有瓦斯气体测量单元。
进一步，所述瓦斯气体测量单元包括进气阀、密封阀、水柱计、储水罐以及安装在进气阀内部的气体感应器、设置在进气阀上的进气孔，所述进气孔设置在进气阀的底端且与储水罐上端的水柱计连通。
进一步，所述水柱计的数量为两根且安装在储水罐上，两根水柱计与储水罐呈U型结构，另一根水柱计上端连接密封阀。
进一步，所述水柱计表面设有数值刻度线。
综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的便携式煤矿瓦斯含量测定装置具有结构简单、体积小、重量轻、携带方便的优点，能够准确的测定煤层瓦斯含量、可解吸瓦斯含量、煤层瓦斯压力及压力值等瓦斯基本参数，整个测量过程迅速准确，自动化程度高；也能够测定温度对于遗煤瓦斯解吸的影响，获得不同温度下煤样的长时间解吸瓦斯试验数据，进行温度对于块煤解吸影响效应的研究，可以应用在煤矿开采的工作环境，满足工作面煤与瓦斯突出危险性预测的要求。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中瓦斯气体测量单元的结构示意图。
图3为本发明中进气阀的结构示意图。
附图标记：1-螺栓、2-螺帽、3-密封罐盖、4-法兰盘、5-瓦斯罐、6-煤样槽、7-分隔架、8-煤样承托架、9-采样室、10-加热器、11-基板、12-导热油、13-加热丝、14-导热板、15-泄压阀、16-排气管、17-流量控制阀、18-连通管、19-三通阀、20-压力计、21-抽真空管、22-抽真空嘴、23-真空泵、24-台座、25-进气阀、26-密封阀、27-瓦斯气体测量单元、28-水柱计、29-储水罐、30-气体感应器、31-进气孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
参见图1-3，一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置，包括密封罐盖3、瓦斯罐5、基板11、导热板14、真空泵23和瓦斯气体测量单元27，所述瓦斯罐5固定在基板11上，瓦斯罐5顶端设有法兰盘4，法兰盘4通过螺栓1连接密封罐盖3，密封罐盖3上端穿出的螺栓1螺纹连接螺帽2，螺栓1和螺帽2将密封罐盖3与瓦斯罐5的法兰盘4连接，优选的，为了进一步提高密封罐盖3与法兰盘4之间的密封效果，在密封罐盖3与法兰盘4之间设有密封垫圈；所述瓦斯罐5内部固定有导热板14，导热板14上部的瓦斯罐5内设为采样室9，导热板14下部的瓦斯罐5内设为加热室。
所述瓦斯罐5上部的采样室9内放置有煤样承托架8，煤样承托架8上部连接有若干分隔架7，分隔架7竖向等间距设置，相邻分隔架7之间设为煤样槽6，用于煤矿瓦斯含量测定的煤样放置，将煤样分散并悬空设置于采样室9内，避免煤样严重堆积影响到瓦斯气体的解吸效率。
优选的，在本实施例中，煤样承托架8和分隔架7为金属网状架，承托煤样及瓦斯气体解吸效果好。
所述瓦斯罐5下部的加热室内安装有加热丝13，加热丝13连接加热器10，加热室内充注有导热油12，导热油12将加热丝13通电产生的热量均匀传导至导热板14，导热板14对采样室9内加热，用于测定温度对于遗煤瓦斯解吸的影响，获得不同温度下煤样的长时间解吸瓦斯试验数据，进行温度对于块煤解吸影响效应的研究。
所述密封罐盖3顶部安装有泄压阀15，泄压阀15连通采样室9，在测定结束后打开泄压阀15用于将采样室9恢复至常压；所述密封罐盖3上连接排气管16，排气管16上安装有流量控制阀17，排气管16连接连通管18，连通管18上通过三通阀19连通抽真空管21，抽真空管21上安装有压力计20，抽真空管21连接真空泵23的抽真空嘴22，真空泵23安装在基板11上，所述基板11上安装有台座24，台座24上安装有瓦斯气体测量单元27，瓦斯气体测量单元27的进气阀25与连通管18连通，瓦斯气体测量单元27上安装有密封阀26。
将煤样放入瓦斯罐5后连接至瓦斯气体测量单元27，过真空泵23将瓦斯罐5的实采样室9抽吸至压缩状态，与瓦斯气体测量单元27内部气压动态平衡，因此若有瓦斯气体从煤样中溢出会导致瓦斯罐5内气压P1升高，破坏原有的动态平衡状态，解吸出的瓦斯气体会瓦斯气体测量单元27，即使少量的瓦斯气体也可以准确的测得，因而可以较长时间稳定的对瓦斯的解吸量经行测定。
所述瓦斯气体测量单元27包括进气阀25、密封阀26、水柱计28、储水罐29以及安装在进气阀25内部的气体感应器30、设置在进气阀25上的进气孔31，所述进气孔31设置在进气阀25的底端且与储水罐29上端的水柱计28连通，水柱计28的数量为两根且安装在储水罐29上，两根水柱计28与储水罐29呈U型结构，另一根水柱计28上端连接密封阀26。
所述水柱计28表面设有数值刻度线。
当瓦斯进入到进气阀25时，进气阀25内的气体感应器30的电阻、电容等物理特性，该变化通过相应的计算电路可以测量出煤层瓦斯含量、可解吸瓦斯含量、煤层瓦斯压力及压力值等瓦斯基本参数，随气体浓度变化而变化，呈线性或非线性关系，再通过计算电路，转化成需要的模拟信号，通过驱动显示电路，转化成相应的数值，此数值为可解吸瓦斯含量和压力；工作人员在测量时也可根据呈U型压差原理的水柱计28读出瓦斯压力值。
本发明的便携式煤矿瓦斯含量测定装置具有结构简单、体积小、重量轻、携带方便的优点，能够准确的测定煤层瓦斯含量、可解吸瓦斯含量、煤层瓦斯压力及压力值等瓦斯基本参数，整个测量过程迅速准确，自动化程度高；也能够测定温度对于遗煤瓦斯解吸的影响，获得不同温度下煤样的长时间解吸瓦斯试验数据，进行温度对于块煤解吸影响效应的研究，可以应用在煤矿开采的工作环境，满足工作面煤与瓦斯突出危险性预测的要求。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置，包括密封罐盖(3)、瓦斯罐(5)、基板(11)、导热板(14)、真空泵(23)和瓦斯气体测量单元(27)，其特征在于，所述瓦斯罐(5)连接密封罐盖(3)，瓦斯罐(5)内部固定有导热板(14)，导热板(14)上部的瓦斯罐(5)内设为采样室(9)，导热板(14)下部的瓦斯罐(5)内设为加热室，瓦斯罐(5)上部的采样室(9)内放置有煤样承托架(8)，煤样承托架(8)上部连接有若干分隔架(7)，瓦斯罐(5)下部的加热室内安装有加热丝(13)，加热室内充注有导热油(12)，密封罐盖(3)上连接排气管(16)，排气管(16)连接连通管(18)，连通管(18)上通过三通阀(19)连通抽真空管(21)，抽真空管(21)连接真空泵(23)的抽真空嘴(22)；所述瓦斯气体测量单元(27)的进气阀(25)与连通管(18)连通，瓦斯气体测量单元(27)上安装有密封阀(26)。
2.根据权利要求1所述的一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置，其特征在于，所述瓦斯罐(5)固定在基板(11)上，瓦斯罐(5)顶端设有法兰盘(4)，法兰盘(4)通过螺栓(1)连接密封罐盖(3)，密封罐盖(3)上端穿出的螺栓(1)螺纹连接螺帽(2)，螺栓(1)和螺帽(2)将密封罐盖(3)与瓦斯罐(5)的法兰盘(4)连接，密封罐盖(3)与法兰盘(4)之间设有密封垫圈。
3.根据权利要求1所述的一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置，其特征在于，所述分隔架(7)竖向等间距设置，相邻分隔架(7)之间设为煤样槽(6)，煤样承托架(8)和分隔架(7)为金属网状架。
4.根据权利要求1所述的一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置，其特征在于，所述密封罐盖(3)顶部安装有泄压阀(15)，泄压阀(15)连通采样室(9)。
5.根据权利要求1所述的一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置，其特征在于，所述排气管(16)上安装有流量控制阀(17)，抽真空管(21)上安装有压力计(20)，真空泵(23)安装在基板(11)上，所述基板(11)上安装有台座(24)，台座(24)上安装有瓦斯气体测量单元(27)。
6.根据权利要求5所述的一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置，其特征在于，所述瓦斯气体测量单元(27)包括进气阀(25)、密封阀(26)、水柱计(28)、储水罐(29)以及安装在进气阀(25)内部的气体感应器(30)、设置在进气阀(25)上的进气孔(31)，所述进气孔(31)设置在进气阀(25)的底端且与储水罐(29)上端的水柱计(28)连通。
7.根据权利要求6所述的一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置，其特征在于，所述水柱计(28)的数量为两根且安装在储水罐(29)上，两根水柱计(28)与储水罐(29)呈U型结构，另一根水柱计(28)上端连接密封阀(26)。
8.根据权利要求7所述的一种便携式煤矿瓦斯含量测定装置，其特征在于，所述水柱计(28)表面设有数值刻度线。
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