CN109681187B - 基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统及方法 - Google Patents

Abstract

基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统，包括瓦斯抽采管、联孔管、封孔管和微流量测试管，每个本煤层单孔均连接有一根所述的封孔管，若干根封孔管并排连接在联孔管上，联孔管的出气端与瓦斯抽采管的进气端连接；联孔管上设置有邻近瓦斯抽采管的总控制阀，微流量测试管与总控制阀并联设置，微流量测试管的两端分别连接在总控制阀进口侧和出口侧的联孔管上，微流量测试管上设置有测试控制阀和流量传感器。本发明还公开了基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统的测试方法。本发明基于累加法的原理，能够准确地测量出单个钻孔的瓦斯浓度、瓦斯流量及瓦斯纯流量，测试效果好，测试效率高，能够适应煤层中含水和钻孔内含有煤渣的复杂条件。

Description

基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统及方法

技术领域

本发明属于煤层瓦斯流量测试技术领域，具体涉及一种基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统及方法。

背景技术

煤层瓦斯抽采对煤矿安全生产具有极为重要的意义。煤层瓦斯抽采的具体实施过程是向煤层打入一定尺寸的钻孔，把封孔管插入钻孔、封孔，然后经瓦斯抽采支干管连入瓦斯抽采干管和总管，把煤层瓦斯抽采出来，从而达到减小煤层瓦斯含量的目的。

本煤层单个钻孔瓦斯流量（以下简称“单孔瓦斯流量”）包括单孔瓦斯混合流量和单孔瓦斯纯流量，且单孔瓦斯纯流量等于单孔瓦斯混合流量与单孔瓦斯浓度的乘积。单孔瓦斯流量是衡量钻孔瓦斯抽采效果的重要指标之一，也是计算矿井瓦斯抽采量的关键参数。

单孔瓦斯流量普遍是一个很小的数值。虽然存在少数精密的单孔瓦斯流量测试仪器，但是在大多数情况下，单孔瓦斯流量仍然处于这些精密测试仪器测量范围的下限。另外，井下煤层钻孔内存在着涌水和煤渣，导致目前很少有仪器能够将单孔瓦斯测量出来，即便是测试出来，测试值往往与真实值相差较大。如果单孔瓦斯混合流量无法准确地测试出来，那么单孔瓦斯纯流量也就无法计算出来。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作方便、测试值精确度高、安全可靠性强的基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统，包括瓦斯抽采管、联孔管、封孔管和微流量测试管，每个本煤层单孔均连接有一根所述的封孔管，若干根封孔管并排连接在联孔管上，联孔管的出气端与瓦斯抽采管的进气端连接；

联孔管上设置有邻近瓦斯抽采管的总控制阀，微流量测试管与总控制阀并联设置，微流量测试管的两端分别连接在总控制阀进口侧和出口侧的联孔管上，微流量测试管上设置有测试控制阀和流量传感器。

联孔管上设置有排渣放水器，排渣放水器位于总控制阀和瓦斯抽采管之间。

每根封孔管上均设置有单孔控制阀，单孔控制阀上设置有用于测试瓦斯浓度的测试嘴，测试嘴外部螺纹密封连接有堵帽。

基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统的测定方法，包括以下步骤，

（1）在每个封孔管上安装一个单孔控制阀；

（2）将一横排六根封孔管的外端采用一根联孔管串联起来，作为一组测定对象，六根封孔管依次标记为1#、2#、3#、4#、5#和6#，联孔管的出气端连接到瓦斯抽采管上；

（3）在联孔管上安装总控制阀、排渣放水器、连接微流量测试管，在微流量测试管上设置流量传感器和测试控制阀；

（4）打开总控制阀和六个单孔控制阀，关闭测试控制阀，通过排渣放水器排净每个本煤层单孔内的水和煤渣；

（5）关闭总控制阀，打开测试控制阀，拧下堵帽，采用光学瓦斯浓度测试仪从每个单孔控制阀上的测试嘴处依次测出每个本煤层单孔的瓦斯浓度，记作C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆，同时记录下流量传感器的示数，记作F_T；

（6）关闭1#封孔管上的单孔控制阀，打开2#、3#、4#、5#和6#封孔管上的单孔控制阀，记录下流量传感器的示数F_T1；

（7）打开1#封孔管上的单孔控制阀，关闭2#封孔管上的单孔控制阀，记录下流量传感器的示数F_T2；

（8）打开2#封孔管上的单孔控制阀，关闭3#封孔管上的单孔控制阀，记录下流量传感器的示数F_T3；

（9）打开3#封孔管上的单孔控制阀，关闭4#封孔管上的单孔控制阀，记录下流量传感器的示数F_T4；

（10）打开4#封孔管上的单孔控制阀，关闭5#封孔管上的单孔控制阀，记录下流量传感器的示数F_T5；

（11）打开5#封孔管上的单孔控制阀，关闭6#封孔管上的单孔控制阀，记录下流量传感器的示数F_T6；

（12）计算第1个钻孔的瓦斯流量为F₁=F_T-F_T1，第2个钻孔的瓦斯流量为F₂=F_T-F_{T2, ……}，第6个钻孔的瓦斯流量为F₆=F_T-F_T6；

（13）根据单孔瓦斯纯流量计算公式为F_ic=F_i×C_i，i=1,2,3,4,5,6；这样可分别得出单孔瓦斯纯流量。

采用上述技术方案，本发明基于累加法的原理，测试思路是首先将多个钻孔的封孔管用联孔管串联成一组测定对象；然后在每个封孔管上设置有带有测试嘴的单孔控制阀，起到控制单个钻孔瓦斯流动和浓度测量的作用；同时在该组的联孔管上安设一个排渣放水器和一个流量传感器，分别起到排渣放水和测量整组钻孔瓦斯流量的作用；之后通过控制单孔控制阀的开关引起整组钻孔瓦斯流量的变化，来间接地计算测量出单孔瓦斯流量。

综上所述，本发明具有以下技术效果：

1、本发明能够准确地测量出单个钻孔的瓦斯浓度、瓦斯流量及瓦斯纯流量，测试效果好，测试效率高。

2、管路中安装了排渣防水器，消除了水和煤渣对瓦斯流量测试结果的影响，具有很强地适应性，能够适应煤层中含水和钻孔内含有煤渣的复杂条件。

3、每组测定对象的封孔管的个数可以按照实际情况进行调节，应用起来具有较强的灵活性。当一组封孔管串联后的瓦斯流量之和仍小于瓦斯流量传感器的测量下限时，可适当增加该组封孔管内串联封孔管的个数。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统，包括瓦斯抽采管1、联孔管2、封孔管3和微流量测试管4，每个本煤层单孔均连接有一根所述的封孔管3，若干根封孔管3并排连接在联孔管2上，联孔管2的出气端与瓦斯抽采管1的进气端连接；

联孔管2上设置有邻近瓦斯抽采管1的总控制阀5，微流量测试管4与总控制阀5并联设置，微流量测试管4的两端分别连接在总控制阀5进口侧和出口侧的联孔管2上，微流量测试管4上设置有测试控制阀6和流量传感器7。

联孔管2上设置有排渣放水器8，排渣放水器8位于总控制阀5和瓦斯抽采管1之间。

每根封孔管3上均设置有单孔控制阀9，单孔控制阀9上设置有用于测试瓦斯浓度的测试嘴10，测试嘴10外部螺纹密封连接有堵帽。

基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统的测定方法，包括以下步骤，

（1）在每个封孔管3上安装一个单孔控制阀9；

（2）将一横排六根封孔管3的外端采用一根联孔管2串联起来，作为一组测定对象，六根封孔管3依次标记为1#、2#、3#、4#、5#和6#，联孔管2的出气端连接到瓦斯抽采管1上；

（3）在联孔管2上安装总控制阀5、排渣放水器8、连接微流量测试管4，在微流量测试管4上设置流量传感器7和测试控制阀6；

（4）打开总控制阀5和六个单孔控制阀9，关闭测试控制阀6，通过排渣放水器8排净每个本煤层单孔内的水和煤渣；

（5）关闭总控制阀5，打开测试控制阀6，拧下堵帽，采用光学瓦斯浓度测试仪从每个单孔控制阀9上的测试嘴10处依次测出每个本煤层单孔的瓦斯浓度，记作C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆，同时记录下流量传感器7的示数，记作F_T；

（6）关闭1#封孔管3上的单孔控制阀9，打开2#、3#、4#、5#和6#封孔管3上的单孔控制阀9，记录下流量传感器7的示数F_T1；

（7）打开1#封孔管3上的单孔控制阀9，关闭2#封孔管3上的单孔控制阀9，记录下流量传感器7的示数F_T2；

（8）打开2#封孔管3上的单孔控制阀9，关闭3#封孔管3上的单孔控制阀9，记录下流量传感器7的示数F_T3；

（9）打开3#封孔管3上的单孔控制阀9，关闭4#封孔管3上的单孔控制阀9，记录下流量传感器7的示数F_T4；

（10）打开4#封孔管3上的单孔控制阀9，关闭5#封孔管3上的单孔控制阀9，记录下流量传感器7的示数F_T5；

（11）打开5#封孔管3上的单孔控制阀9，关闭6#封孔管3上的单孔控制阀9，记录下流量传感器7的示数F_T6；

（12）计算第1个钻孔的瓦斯流量为F₁=F_T-F_T1，第2个钻孔的瓦斯流量为F₂=F_T-F_{T2, ……}，第6个钻孔的瓦斯流量为F₆=F_T-F_T6；

（13）根据单孔瓦斯纯流量计算公式为F_ic=F_i×C_i，i=1,2,3,4,5,6；这样可分别得出单孔瓦斯纯流量。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统的测定方法，其特征在于：所述的基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统包括瓦斯抽采管、联孔管、封孔管和微流量测试管，每个本煤层单孔均连接有一根所述的封孔管，若干根封孔管并排连接在联孔管上，联孔管的出气端与瓦斯抽采管的进气端连接；

联孔管上设置有邻近瓦斯抽采管的总控制阀，微流量测试管与总控制阀并联设置，微流量测试管的两端分别连接在总控制阀进口侧和出口侧的联孔管上，微流量测试管上设置有测试控制阀和流量传感器；

联孔管上设置有排渣放水器，排渣放水器位于总控制阀和瓦斯抽采管之间；

每根封孔管上均设置有单孔控制阀，单孔控制阀上设置有用于测试瓦斯浓度的测试嘴，测试嘴外部螺纹密封连接有堵帽；

所述的测定方法包括以下步骤：

（1）在每个封孔管上安装一个单孔控制阀；

（2）将一横排六根封孔管的外端采用一根联孔管串联起来，作为一组测定对象，六根封孔管依次标记为1#、2#、3#、4#、5#和6#，联孔管的出气端连接到瓦斯抽采管上；

（3）在联孔管上安装总控制阀、排渣放水器、连接微流量测试管，在微流量测试管上设置流量传感器和测试控制阀；

（4）打开总控制阀和六个单孔控制阀，关闭测试控制阀，通过排渣放水器排净每个本煤层单孔内的水和煤渣；

（5）关闭总控制阀，打开测试控制阀，拧下堵帽，采用光学瓦斯浓度测试仪从每个单孔控制阀上的测试嘴处依次测出每个本煤层单孔的瓦斯浓度，记作C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆，同时记录下流量传感器的示数，记作F_T；

（6）关闭1#封孔管上的单孔控制阀，打开2#、3#、4#、5#和6#封孔管上的单孔控制阀，记录下流量传感器的示数F_T1；

（7）打开1#封孔管上的单孔控制阀，关闭2#封孔管上的单孔控制阀，记录下流量传感器的示数F_T2；

（8）打开2#封孔管上的单孔控制阀，关闭3#封孔管上的单孔控制阀，记录下流量传感器的示数F_T3；

（9）打开3#封孔管上的单孔控制阀，关闭4#封孔管上的单孔控制阀，记录下流量传感器的示数F_T4；

（10）打开4#封孔管上的单孔控制阀，关闭5#封孔管上的单孔控制阀，记录下流量传感器的示数F_T5；

（11）打开5#封孔管上的单孔控制阀，关闭6#封孔管上的单孔控制阀，记录下流量传感器的示数F_T6；

（12）计算第1个钻孔的瓦斯流量为F₁=F_T-F_T1，第2个钻孔的瓦斯流量为F₂=F_T-F_{T2, ……}，第6个钻孔的瓦斯流量为F₆=F_T-F_T6；

（13）根据单孔瓦斯纯流量计算公式为F_ic=F_i×C_i，i=1,2,3,4,5,6；这样可分别得出单孔瓦斯纯流量。