CN204783116U - 一种掘进落煤瓦斯涌出规律及瓦斯含量一体化测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种掘进落煤瓦斯涌出规律及瓦斯含量一体化测试装置，包括防爆自动研磨器、多功能煤样罐、第一瓦斯解吸仪、第二瓦斯解吸仪，多功能煤样罐密封新鲜落煤后，涌出瓦斯从多功能煤样罐出气口流经气流方向控制器，根据瓦斯气体流量大小，自动转换至不同体积的瓦斯解吸仪，利用水液面监控器发射激光探测水液面位置，并将数据无线传输至无线数据接收器，最后可旋转储煤罐旋转强制破碎煤体，直至煤体内瓦斯完全释放，最终获得落煤的总瓦斯量。经过数据处理得到掘进落煤瓦斯涌出规律及瓦斯含量，判断抑制瓦斯涌出的最佳时段并制定有效治理措施，也为合理调配巷道通风量提供数据支撑，以提高采掘空间安全性和工作效率。

Description

一种掘进落煤瓦斯涌出规律及瓦斯含量一体化测试装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿安全生产研究领域，尤其涉及一种在煤巷掘进快速测试落煤的瓦斯涌出规律以及测定落煤瓦斯含量的一体化便利装置。

背景技术

瓦斯是一种无色无味气体，具有窒息性和爆炸性，人体感知是无法直接察觉瓦斯的存在，长期处于高浓度瓦斯空间，会导致窒息死亡，目前，煤矿井下以监测瓦斯浓度来判断空间内瓦斯分布规律，然而这种方法是在瓦斯涌出之后进行的数据监测，没有预测功能，一旦工作面瓦斯涌出超量，生产空间安全性很难保障。在突出或高瓦斯矿井中，煤层瓦斯含量极高，开采前需进行瓦斯抽采降低煤层瓦斯含量，由于受地层压力和煤体透气性影响，瓦斯抽采能力存在极限值，即使瓦斯抽采达标或煤体突出消除时，煤层残余瓦斯量仍不小，一旦开采形成块体煤，瓦斯会从落煤体内快速解吸释放，并涌入开采空间，易造成瓦斯超限。因此，煤体开掘之前若能准确预测煤体瓦斯涌出规律，可预先对准备开采煤体实施有效治理措施，降低涌出量及涌出速度，从而减轻风排瓦斯负担，提高生产空间的安全性。

煤巷掘进时瓦斯涌出来源包括煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出两部分，据统计，瓦斯超限事故多发生在煤巷掘进期间，主要因为巷道空间小，风排能力有限，加之巷道前方煤体存在高应力带和高瓦斯压力带，煤体脱落后，高瓦斯压力梯度差会促使煤体内吸附瓦斯快速解吸释放，迅速涌入巷道内。分源预测法可预测掘进工作面落煤和煤壁瓦斯涌出量，但此方法为静态条件下预测，随工作面推进，煤层赋存情况不断改变，瓦斯涌出具有不均匀性，该方法很难满足动态掘进期间瓦斯涌出规律。因此，在动态掘进期间需准确预测落煤瓦斯涌出规律以及落煤的瓦斯含量，为采取有效治理措施提供依据。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是掘进落煤过程中瓦斯含量的测定及瓦斯涌出规律。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种掘进落煤瓦斯涌出规律及瓦斯含量一体化测试装置，包括防爆自动研磨器、多功能煤样罐、气流方向控制器、第一瓦斯解吸仪、第二瓦斯解吸仪、水液面监测器、无线数据接收器，防爆自动研磨器的上方设有多功能煤样罐，多功能煤样罐内设有可旋转储煤罐，可旋转储煤罐的底部与防爆自动研磨器旋转连接，可旋转储煤罐内放置有实心铁球，气流方向控制器的底部设有进气口，气流方向控制器的左右两端分别设有出气口，多功能煤样罐的上端出气口与气流方向控制器的进气口连通，气流方向控制器左右两端的出气口分别与第一瓦斯解吸仪、第二瓦斯解吸仪的连接接口连通，第一瓦斯解吸仪、第二瓦斯解吸仪的上端均设置有水液面监测器，水液面监测器的信号输出端与无线数据接收器的信号输入端相连接。

作为本实用新型的一种改进，所述实心铁球的个数至少为两个。

作为本实用新型的一种改进，所述第一瓦斯解吸仪的量程范围为500毫升～1000毫升。

作为本实用新型的一种改进，所述第二瓦斯解吸仪的量程范围为4000毫升～5000毫升。

本实用新型的有益效果在于：在煤巷掘进期间能够准确预测落煤的瓦斯涌出规律和落煤的瓦斯含量，判断抑制瓦斯涌出的最佳时段以及制定有效治理措施，也为合理调配巷道通风量提供数据支撑，以提高采掘空间安全性和工作效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的瓦斯含量一体化测试装置结构示意图；

图2为本实用新型无线数据接收器结构示意图；

图3为本实用新型多功能煤样罐上内置螺母结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种掘进落煤瓦斯涌出规律及瓦斯含量一体化测试装置，包括防爆自动研磨器1，防爆自动研磨器1的上方设置有多功能煤样罐2，多功能煤样罐2的内部设置有可旋转储煤罐3，可旋转储煤罐3通过旋转转轴4与防爆自动研磨器1转动连接，可旋转储煤罐3内设有至少两个实心铁球5；多功能煤样罐2的上方设置有气流方向控制器6，气流方向控制器6的底部设有进气口，气流方向控制器6的左右两端均设有出气口，多功能煤样罐2的出气口与气流方向控制器6的进气口通过短皮胶管22连通，多功能煤样罐2的左右两侧分别设置有第一瓦斯解吸仪7、第二瓦斯解吸仪8，第一瓦斯解吸仪7、第二瓦斯解吸仪8顶部均设置有水液面监测器10，水液面监测器10的底部设置有激光发射端口，第一瓦斯解吸仪7、第二瓦斯解吸仪8底部均设置有注水阀门14，第一瓦斯解吸仪7、第二瓦斯解吸仪8底部均设置有连通接口12、排水口13，气流方向控制器6的左右两端出气口通过两根长皮胶管9分别与第一瓦斯解吸仪7、第二瓦斯解吸仪8上的连通接口12连接，水液面监测器10的信号输出端与无线数据接收器18的信号输入端连接。

如图2所示，无线数据接收器18上设置有显示屏幕19、USB接口20及功能按钮21。

本实施例中将实心铁球5的个数设定为五个，将第一瓦斯解吸仪7的量程设定为1000毫升，第二瓦斯解吸仪8的量程设定为5000毫升。

具体使用时，首先更换多功能煤样罐1出气口处的密封垫16，用内置螺母17压紧密封垫16，其内置螺母17的结构示意图如图3所示，第一瓦斯解吸仪7、第二瓦斯解吸仪8通过注水阀门14装满水，准备工作就绪以后，然后连接装置并检查装置的气密性。当煤巷掘进时，将新鲜落煤迅速装入多功能煤样罐2中的可旋转储煤罐3，并使用扳手紧密密封，同时开启气流方向控制器6、水液面监测器10和无线数据接收器18上开关，并将无线数据接收器18上的功能按钮21调至每30秒的瓦斯涌出量；刚掘进的新鲜落煤涌出瓦斯流量要大于20毫升每分钟，瓦斯流经气流方向控制器6时，经过自动控制，气流方向控制器6出气口自动转换到第二瓦斯解吸仪8，瓦斯沿长皮胶管9进入第二瓦斯解吸仪8，水自动从排水口13排出，水液面降低；此时水液面监测器10从激光发射端口11发出激光，激光照射至水液面后反射回水液面监测器10，水液面监测器10将激光运行的时间数据通过无线发射器发射，无线数据接收器18接收到数据后，内部处理器依据激光单程运行时间和激光运行速度计算水液面至瓦斯解吸仪顶端的距离，进而转化为瓦斯气体的排水量，即瓦斯涌出量，此数据采集为每30秒一次。该自动化装置持续监测落煤的瓦斯涌出量，当涌出瓦斯流量小于20毫升每分钟时，气流方向控制器6出气口自动转换至第一瓦斯解吸仪7，继续采集数据，当瓦斯流量小于1毫升每分钟，落煤瓦斯涌出规律考察结束。

上述测试完毕后，迅速将多功能煤样罐2放置防爆自动研磨器1中，多功能煤样罐2中的可旋转储煤罐3通过旋转转轴4与防爆自动研磨器1转动连接，开启防爆自动研磨器1电源开关15，多功能煤样罐2外体保持平衡静止，内置可旋转储煤罐3在防爆自动研磨器1带动下快速旋转，可旋转储煤罐3中的实心铁球5也随其高速转动，实心铁球5不断撞击可旋转储煤罐3内壁与落煤，强制粉碎落煤，煤样粒径减小，煤体内封闭孔隙逐渐被打开，煤体内吸附瓦斯得到进一步释放，同时，多功能煤样罐2中落煤质量可以自动获得；落煤粉碎瓦斯期间，继续用第一瓦斯解吸仪7、第二瓦斯解吸仪8收集落煤粉碎后的瓦斯解吸量，并用无线数据接收器18接收水液面监测器10发出的数据；当气体流量小于0.1毫升每分钟时，落煤瓦斯含量测定结束。

落煤瓦斯涌出规律及落煤瓦斯含量采集数据分析，将无线数据接收器18的功能按钮21调至每30秒的瓦斯涌出量，观察无线数据接收器18上显示屏幕19显示是否正确，使用数据线通过无线数据接收器18上的USB接口20与电脑连接，将落煤瓦斯涌出量随时间变化数据传输至电脑，然后用Origin软件处理绘制落煤瓦斯涌出变化规律；将无线数据接收器18的功能按钮21调至瓦斯涌出总量，观察无线数据接收器18上显示屏幕19显示是否正确，查询整个测试过程中落煤瓦斯涌出总量，根据落煤质量计算落煤的瓦斯含量。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及等同界定。

Claims (4)

1.一种掘进落煤瓦斯涌出规律及瓦斯含量一体化测试装置，其特征在于：包括防爆自动研磨器、多功能煤样罐、气流方向控制器、第一瓦斯解吸仪、第二瓦斯解吸仪、水液面监测器、无线数据接收器，防爆自动研磨器的上方设有多功能煤样罐，多功能煤样罐内设有可旋转储煤罐，可旋转储煤罐的底部与防爆自动研磨器旋转连接，可旋转储煤罐内放置有实心铁球，气流方向控制器的底部设有进气口，气流方向控制器的左右两端分别设有出气口，多功能煤样罐的上端出气口与气流方向控制器的进气口连通，气流方向控制器左右两端的出气口分别与第一瓦斯解吸仪、第二瓦斯解吸仪的连接接口连通，第一瓦斯解吸仪、第二瓦斯解吸仪的上端均设置有水液面监测器，水液面监测器的信号输出端与无线数据接收器的信号输入端相连接。

2.如权利要求1所述的掘进落煤瓦斯涌出规律及瓦斯含量一体化测试装置，其特征在于：所述实心铁球的个数至少为两个。

3.如权利要求1所述的掘进落煤瓦斯涌出规律及瓦斯含量一体化测试装置，其特征在于：所述第一瓦斯解吸仪的量程范围为500毫升～1000毫升。

4.如权利要求1所述的掘进落煤瓦斯涌出规律及瓦斯含量一体化测试装置，其特征在于：所述第二瓦斯解吸仪的量程范围为4000毫升～5000毫升。