CN205607450U - 一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，包括注浆管、第一排出管和气液分离装置，所述注浆管与第一排出管在煤层钻孔内自上而下依次设置，所述第一排出管末端与气液分离装置的入口连接，所述气液分离装置的出口与第二排出管连接，所述第二排出管上设有流量计，所述气水分离器包括箱体，所述箱体的顶面的两侧分别设有入口和出口，所述箱体的侧壁底部设有排水口，所述排水口上设有第二阀门。本实用新型注浆管和测试管共同直接设置在煤层钻孔内，使封堵材料对煤层钻孔进行封堵，将传统的排气管和排水管合并为一根管，简化了设备结构，提高了水气分离效率；气液分离装置能够实现气液混合物的过滤和防喷溅，防止杂质沉积在气液分离装置内，同时能够对分离后的气体进行与干燥，减轻干燥装置的负担。

Description

一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置

技术领域

本实用新型涉及一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置。

背景技术

瓦斯突出是严重威胁煤矿井安全的一种非常严重的自然灾害，它不仅威胁煤矿工人的人身安全，也是制约煤矿生产的主要因素。为了在瓦斯综合防治中避免盲目性，做到有效、可靠和有预见性，需要准确掌握煤层的瓦斯基本情况。煤层瓦斯基本参数测定是掌握煤层瓦斯情况的基本途径。通过瓦斯基本参数测定，可以确定煤层的瓦斯压力、瓦斯含量、煤的相关物理性质以及煤吸附瓦斯的一些特性。而且对于开采煤层瓦斯涌出量预测，瓦斯异常矿井采煤工作面瓦斯综合治理技术的制定等具有十分重要的作用。

为了了解煤层内瓦斯赋存情况，经常在进行打钻孔后安装计量装置进行瓦斯流量、瓦斯浓度的测试；当煤层含水性较低时，通过气体流量计的水很少，对瓦斯流量的测试准确程度影响不大；但当煤层含水性高时，通过气体流量计的不仅仅有瓦斯气体，同时还有水，导致瓦斯流量测试数据严重不准确。同时，聚氨脂封孔工艺是目前较常用的封孔工艺，但对于含水煤层，遇水后可能发生膨胀，导致封孔效果很差，也会影响测试数据的准确性。而测试数据的准确程度可能影响到后期的研究。因此要想为后期研究提供准确资料，就必须通过一定的工艺或方法来提高测量精度。只有这样才可能制定出合理的工艺方案，提高煤层开采的安全性，进而提高煤炭产量，促进煤炭工业的发展。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，本实用新型注浆管和测试管共同直接设置在煤层钻孔内，使封堵材料对煤层钻孔进行封堵，将传统的排气管和排水管合并为一根管，简化了设备结构，提高了水气分离效率；气液分离装置能够实现气液混合物的过滤和防喷溅，防止杂质沉积在气液分离装置内，同时能够对分离后的气体进行与干燥，减轻干燥装置的负担。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，包括注浆管、第一排出管和气液分离装置，所述注浆管与第一排出管在煤层钻孔内自上而下依次设置，所述第一排出管末端与气液分离装置的入口连接，所述气液分离装置的出口与第二排出管连接，所述第二排出管上设有流量计，所述气水分离器包括箱体，所述箱体的顶面的两侧分别设有入口和出口，所述箱体的侧壁底部设有排水口，所述排水口上设有第二阀门。本实用新型将传统的出气管和出水管合并为一根第一排水管，将水气混合物一起排出后再进行分离，防止了两根管分开设置容易出现气中含液、液中含气的现象，简化了分离程序，保证了分离后气体的干燥度。气水分离器根据气体和液体密度的不同，采用自动降沉的原理对气液进行分离，气液混合物进入气水分离器后，由于气体的密度比液体的密度小的多，瓦斯气体在上，液体处于气水分离器箱体的底部，位于箱体侧壁底部的排水口用于将箱体每部的水排出，箱体排水口上的第二阀门可以采用电磁阀门，与控制器的输出端连接，实现自动控制的开启与关闭。

所述第一排出管上设有冷凝器。设置冷凝器能够将气液混合物中的水分冷凝，使其变为液体，为下一步的气液分离进行预分离。

所述第二排出管上设有干燥装置。在气液分离后设置干燥装置，能够将分离后的气体进行干燥，保证后续的设备不因潮湿水气而受到影响和破坏。

所述干燥装置为干燥剂，所述干燥剂重量组分如下：氧化钙20-60份，无水氯化钙10-50份，二水氧化钙20-80份，膨润土10-20份，植物淀粉10-30份，壳聚糖20-60份。采用该干燥机作为干燥装置，能够充分吸收气体内的水分，对气体进行充分干燥，同时确保不吸收气体，保证气体的总量不变，使测量更加准确。

所述箱体内部入口的下方设有过滤板。入口下方设置过滤板，能够将进入箱体的气液混合物进行过滤，使其中的砂石或者其他杂质进行过滤，使水变得洁净，避免杂质在水中沉淀堵塞排水口。

所述过滤板的上方设有防溅板，所述防溅板的底面高于入口的最低面。由于测定中的气水混合物在压力的作用下进入箱体后会发生喷溅，使水从出口跟气体一起排出，加重干燥装置的负担，所以增加防溅板，防止水花在箱体内喷溅。

所述箱体内部的侧壁上自上而下设有两个水位传感器，分别是最高水位传感器和最低水位传感器。采用水位传感器对箱体内部的水位进行监测，当水位到达最高水位传感器位置时，最高水位传感器将信号传递给控制器，控制器控制第二阀门开启，使水排出箱体外。排水过程中，水位到达最低水位传感器位置时，最低水位传感器将信号传递给控制器，使控制器控制第二阀门关闭。

所述出口处设有气水分离膜。设置气水分离膜使气体在箱体内排出时进行与分离，再次减少气体中的水分。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型将注浆管和第一排出管共同设置在煤层钻孔内，并用封堵材料对煤层钻孔进行封堵，同时将传统的排气管和排水管合并为一根管，简化了设备结构，提高了水气分离效率；

(2)本实用新型的气液分离装置能够实现气液混合物的过滤和防喷溅，防止杂质沉积在气液分离装置内，同时能够对分离后的气体进行与干燥，减轻干燥装置的负担；

(3)本实用新型结构简单，操作易行，测定效果好，可靠性高，使用寿命长，实用性强，生产成本低，便于推广。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型气水分离器剖面示意图；

图3是本实用新型控制器连接示意图；

其中，1、煤层钻孔，2、第一排出管，3、注浆管，4、第一阀门，5、气液分离装置，6、第二排出管，7、干燥装置，8、流量计，9、控制器，51、箱体，52、水位传感器，53、防溅板，54，出口，55、入口，56、过滤板，57、排水口，58、第二阀门。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，包括注浆管3、第一排出管2和气液分离装置5，所述煤层钻孔1内自上而下依次设置注浆管3和第一排出管2，并使用封堵材料对煤层钻孔1进行封堵，避免气液流体从煤层钻孔1的空隙中流出，使用时，先将注浆管3和第一排出管2送入煤层钻孔1内，将棉纱缠绕在测压气室下侧及测压煤层钻孔1的孔口处作为注浆液挡板，一般封堵材料为水泥砂浆，所述第一排出管2上设有第一阀门4，如图3所示，第一阀门4可以采用电磁阀门，与控制器9的输出端连接，实现自动开启与关闭。第一阀门4为测定装置的总阀门，能够确保测定装置连接完成之前处于无气液状态，保证测定结果的准确性。在第一排出管2上还设有冷凝器，设置冷凝器能够将气液混合物中的水分冷凝，使其变为液体，为下一步的气液分离进行预分离。所述第一排出管2末端与气液分离装置5的入口55连接，所述气液分离装置5的出口54与第二排出管6连接，所述第二排出管6上设有干燥装置7。在气液分离装置5后设置干燥装置7，能够将分离后的气体进行干燥，保证后续的设备不因潮湿水气而受到影响和破坏。所述干燥装置7为干燥剂，所述干燥剂重量组分如下：氧化钙20-60份，无水氯化钙10-50份，二水氧化钙20-80份，膨润土10-20份，植物淀粉10-30份，壳聚糖20-60份。采用该干燥机作为干燥装置，能够充分吸收气体内的水分，对气体进行充分干燥，同时确保不吸收气体，保证气体的总量不变，使测量更加准确。为增强瓦斯气体的干燥质量，可以依次串联多个干燥装置7对瓦斯气体进行干燥。所述第二排出管6上干燥装置7的后方设有流量计8。流量计8可以为电磁流量计8、涡轮流量计8、超声波流量计8、靶式流量计8或旋进旋涡流量计8等，在此可使用燃气表流量计8。本实用新型将传统的出气管和出水管合并为一根第一排水管，将水气混合物一起排出后再进行分离，防止了两根管分开设置容易出现气中含液、液中含气的现象，简化了分离程序，保证了分离后气体的干燥度。

如图2所示，所述气液分离装置5包括箱体51，箱体51采用透明塑料或者透明玻璃制作，所述箱体51的顶面的两侧分别设有入口55和出口54，所述箱体51的侧壁底部设有排水口57，所述排水口57上设有第二阀门58。所述箱体51内部入口55的下方设有过滤板56。入口55下方设置过滤板56，能够将进入箱体51的气液混合物进行过滤，使其中的砂石或者其他杂质进行过滤，使水变得洁净，避免杂质在水中沉淀堵塞排水口57。所述过滤板56的上方设有防溅板53，所述防溅板53的底面高于入口55的最低面。由于测定中的气水混合物在压力的作用下进入箱体51后会发生喷溅，使水从出口54跟气体一起排出，加重干燥装置7的负担，所以增加防溅板53，防止水花在箱体51内喷溅。所述箱体51内部的侧壁上自上而下设有两个水位传感器52，分别是最高水位传感器52和最低水位传感器52。如图3所示，采用水位传感器52对箱体51内部的水位进行监测，当水位到达最高水位传感器52位置时，最高水位传感器52将信号传递给控制器9，控制器9控制第二阀门58开启，使水排出箱体51外。排水过程中，水位到达最低水位传感器52位置时，最低水位传感器52将信号传递给控制器9，使控制器9控制第二阀门58关闭。所述出口54处设有气水分离膜。设置气水分离膜使气体在箱体51内排出时进行与分离，再次减少气体中的水分。气液分离装置5根据气体和液体密度的不同，采用自动降沉的原理对气液进行分离，气液混合物进入气液分离装置5后，由于气体的密度比液体的密度小的多，瓦斯气体在上，液体处于气液分离装置5箱体51的底部，位于箱体51侧壁底部的排水口57用于将箱体51每部的水排出，箱体51排水口57上的第二阀门58可以采用电磁阀门，与控制器9的输出端连接，实现自动控制的开启与关闭。

上述实施例中干燥剂的制备方法如下：

步骤一：将各组分进行研磨，用200目筛进行筛分；

步骤二：将各组分混合均匀，进行压片处理；

步骤三：1200℃烧结2h，保温30min，降温至800℃，保温30min，冷却至室温；

步骤四：将烧结好的压片进行二次研磨，筛分灌装备用。

一种使用含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置测定瓦斯流量的测定方法，步骤如下：

步骤一：将注浆管和第一排出管放入煤层钻孔内，并对煤层钻孔进行封堵，同时进行密封性检查；

步骤二：打开第一阀门，进行测定；

步骤三：重复步骤一至三获取多组数据。

其中，步骤一中主要检查测定装置的密封性和连接顺序，以及放入煤层钻孔后的位置是否合适；

步骤一中封堵用的封堵材料一般采用水泥砂浆，可以根据现场煤层的实际含水量和注入深度，合理调节水泥砂浆的稀释程度；

步骤二中打开第一阀门4后，气水混合物通过第一排出管2进入到气液分离装置5内开始气水分离，可根据现场实际产气量、产水量来确定气液分离装置5容积的大小，当产水量较少、产气量较大时，可适当选择容积较小的气液分离装置5，增大后部第二排出管6的直径；当产水量较大、产气量较少时，可以适当选择较大容积的气液分离装置5。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，其特征是：包括注浆管、第一排出管和气液分离装置，所述注浆管与第一排出管在煤层钻孔内自上而下依次设置，所述第一排出管末端与气液分离装置的入口连接，所述气液分离装置的出口与第二排出管连接，所述第二排出管上设有流量计，所述气水分离器包括箱体，所述箱体的顶面的两侧分别设有入口和出口，所述箱体的侧壁底部设有排水口，所述排水口上设有第二阀门。

2.如权利要求1所述的一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，其特征是：所述第一排出管上设有冷凝器。

3.如权利要求1所述的一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，其特征是：所述第二排出管上设有干燥装置。

4.如权利要求3所述的一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，其特征是：所述干燥装置为干燥剂，所述干燥剂重量组分如下：氧化钙20-60份，无水氯化钙10-50份，二水氧化钙20-80份，膨润土10-20份，植物淀粉10-30份，壳聚糖20-60份。

5.如权利要求4所述的一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，其特征是：所述干燥装置有多级。

6.如权利要求1所述的一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，其特征是：所述箱体内部入口的下方设有过滤板。

7.如权利要求6所述的一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，其特征是：所述过滤板的上方设有防溅板，所述防溅板的底面高于入口的最低面。

8.如权利要求1所述的一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，其特征是：所述箱体内部的侧壁上自上而下设有两个水位传感器，分别是最高水位传感器和最低水位传感器。

9.如权利要求1所述的一种含水煤层钻孔瓦斯流量测定装置，其特征是：所述出口处设有气水分离膜。