瓦斯突出指標q值和Δh₂值一體化測定裝置及測定方法

專利名稱：瓦斯突出指標q值和Δh₂值一體化測定裝置及測定方法
技術領域：
本發明涉及瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定裝置及測定方法。
背景技術：
煤與瓦斯突出是煤礦井下嚴重災害之一，一旦發生，極易造成人員傷亡和財產損失，對安全生產具有重大影響。為了保證作業人員安全和及時采取防治措施，必須準確預測工作面的突出危險性。瓦斯q值和Ah2值是主要的工作面突出危險性預測指標。目前煤礦井下一般采用氣體流量計測定瓦斯q值，采用解吸儀測定△ h2值，測定裝置功能單一，一臺儀器不能同時測定q值和Ah2值；現有各類q值測定儀存在著操作復雜、使用不方便、測試結果誤差大等缺點。發明內容
本發明的目的是提供一種瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定裝置及測定方法。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案一種瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定裝置，包括U形液體柱壓差測量計、第一氣路轉換閥和第二氣路轉換閥，第一氣路轉換閥為連通大氣、液體柱壓差測量計左端口和解吸室的三通換向閥，解吸室內設煤樣杯且頂部開口內設有密閉塞；第二氣路轉換閥為連通大氣、液體柱壓差測量計右端口和集氣室的三通換向閥，集氣室連接有流量調節閥和進氣管連接頭。
形液體柱壓差測量計、第一氣路轉換閥、第二氣路轉換閥和解吸室均設置于殼體內，殼體內還設有水平儀。
所述殼體為“回”字形的塊體，殼體的內方口位于液體柱壓差測量計的U形口內， 液體柱壓差測量計由殼體內設置的U形量腔構成，第一氣路轉換閥位于液體柱壓差測量計左端口上方，液體柱壓差測量計左端一側的殼體上設有構成解吸室的解吸室槽，煤樣杯放置于解吸室槽內，解吸室槽的高度大于煤樣杯的高度，密閉塞位于解吸室槽的槽口處；第二氣路轉換閥位于液體柱壓差測量計右端口上方，液體柱壓差測量計右端一側的殼體內設有構成集氣室的柱狀集氣室腔，進氣管連接頭位于殼體外且連接在集氣室一端，流量調節閥位于殼體的內方口內。
流量調節閥包括底座、調節盤和防護罩，底座頂端與外殼螺紋連接，調節盤設置于底座與防護罩之間，并且調節盤的兩盤面分別與底座的底面和防護罩的頂面相貼合，防護罩通過固定螺栓與底座連接，調節盤套設于固定螺栓上；底座內設有與集氣室連通的排氣通道，調節盤上設有不同口徑的調節排氣口 ；在防護罩上設有出氣口，出氣口與調節排氣口對應設置。
所述液體柱壓差測量計為水柱計。
瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定方法，包括如下步驟(I)先設置上述瓦斯突出指標q值和△ h2值一體化測定裝置，使U形液體柱壓差測量計處于鉛垂狀態，液體柱壓差測量計歸零；(2)開始測定前，先將解吸室密閉塞打開，取出煤樣杯；通過第一氣路轉 換閥，液體柱壓差測量計的左端口、大氣及解吸室三者相通；通過第二氣路轉換閥，使集氣 室與液體柱壓差測量計的右端口相通，并與大氣隔絕；流量調節閥處于最大排氣口徑檔位 處；準備好兩塊秒表并歸零；(3)當鉆孔即將打至預定深度時，立即啟動第一塊秒表計時， 并在鉆孔孔口接取煤樣，篩分后裝入煤樣杯中，將煤樣杯放入解吸室中，并將解吸室密閉塞 塞緊；(4)當鉆孔打至預定深度時，立即啟動第二塊秒表計時，快速拔出鉆桿并將帶封孔 器的導氣管插入鉆孔內，將鉆孔密封，用軟管連接導氣管和進氣管連接頭；由大到小調整流 量調節閥的檔位，觀測液體柱壓差測量計內液體的壓差；瓦斯突出指標q值和Ah2值一體 化測定裝置在投入使用前，先在標準流量臺上對不同口徑的調節排氣口流量與壓差的關系 進行標校，制成流量標定表；根據流量標定表判定瓦斯q值大小，在2min內完成瓦斯q值 的測定；(5)瓦斯q值測定結束后，拔掉與進氣管連接頭相連的軟管；(6)當第一塊秒表計 時至3min時，通過第一氣路轉換閥，使液體柱壓差測量計的左端口及解吸室相通，并與大 氣隔絕，當第一塊秒表計時至5min時，立即讀出液體柱壓差測量計內液體的壓差，即為Ah2 值。
本發明與現有技術相比有以下優點(1)體積小，方便攜帶；(2)操作簡單，功能 全，減少了更換測定裝置的麻煩；(3)設有水平儀，可以直觀的看出測定儀器是否處于鉛 垂狀態，提高讀數精度；(4)流量調節閥切換方便，通過旋轉調節盤即可選擇不同口徑的噴 嘴。


圖1是本發明實施例1的結構示意圖；圖2是實施例1中流量調節閥的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1 :由圖1所示的一種瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定裝置，包括殼體9和殼體9 內設置的U形液體柱壓差測量計8、第一氣路轉換閥1、第二氣路轉換閥21、解吸室25和集 氣室14。所述殼體9為“回”字形的塊體，殼體9由透明的有機玻璃制成，液體柱壓差測量 計8由殼體9內設置的U形液體測量腔構成，U形液體測量腔的U形口朝上，U形液體測量 腔對應的殼體9上設置刻度。U形液體柱壓差測量計8的端口左右設置，液體柱壓差測量計 8為水柱計,所以U形液體測量腔內設置的測量液體為水10。殼體9的內方口 13位于液體 柱壓差測量計8的U形口內。液體柱壓差測量計8下方的殼體9內嵌有水平儀11，水平儀 11為條狀水泡式水平儀，水平儀11與液體柱壓差測量計8左右兩伸出端的延伸方向相垂 直。
所述第一氣路轉換閥I為連通大氣、液體柱壓差測量計左端口 7和所述解吸室25 的三通換向閥，第一氣路轉換閥I位于液體柱壓差測量計左端口 7上方，液體柱壓差測量計 8左端一側的殼體9頂面上開設有構成所述解吸室25的解吸室槽，解吸室25內設煤樣杯 23且其頂部開口內設有密閉旋塞24，即煤樣杯23放置于解吸室槽內，解吸室槽的高度大于 煤樣杯23的高度，密閉旋塞24位于解吸室槽的槽口處；所述第一氣路轉換閥I包括殼體9頂面設置的閥槽一，閥槽一底端與液體柱壓差測量 計左端口 7連通，閥槽一頂口處螺紋連接有閥蓋一 4，閥蓋一 4上設有第一活塞桿插入口 3， 第一活塞桿插入口 3內插有第一活塞桿5,第一活塞桿5與第一活塞桿插入口 3之間留有間 隙，伸出閥蓋一 4的第一活塞桿5頂端設有拉手一 2,位于閥槽一內的第一活塞桿5底端設 有擋塊一 6，擋塊一 6的底面輪廓大于液體柱壓差測量計左端口 7，擋塊一 6的頂面輪廓大 于第一活塞桿插入口 3，擋塊一 6的外輪廓與閥槽一壁留有間隙，閥槽一的側壁與解吸室槽 的側壁之間的殼體9內開設有水平連通通道36，連通通道36用于連通閥槽一與解吸室25， 連通通道36 —端連接在煤樣杯23與密閉旋塞24之間的解吸室槽的側壁上。所以，當擋塊 一 6位于閥槽內最頂端，完全覆蓋第一活塞桿插入口 3，解吸室25與液體柱壓差測量計左端 口 7連通，與大氣隔絕；當擋塊一 6位于閥槽一內的中間部位，大氣、解吸室25與液體柱壓 差測量計左端口 7三者連通；當擋塊一6位于閥槽一內的最底端，完全覆蓋液體柱壓差測量 計左端口 7，則U形液體柱壓差測量計左端口 7完全封閉。
所述第二氣路轉換閥21為連通大氣、液體柱壓差測量計右端口 15和所述集氣室 14的三通換向閥，第二氣路轉換閥21位于液體柱壓差測量計右端口 15上方，液體柱壓差測 量計8右端一側的殼體9內設有構成集氣室14的柱狀集氣室腔，集氣室腔平行液體柱壓差 測量計8右伸出端。集氣室14連接有流量調節閥12和進氣管連接頭22，所述進氣管連接 頭22位于殼體9頂面外且連接在集氣室14頂端，所述流量調節閥12連接于集氣室14底 端且位于殼體9的內方口 13內；所述第二氣路轉換閥21包括殼體9頂面設置的閥槽二，閥槽二底端與液體柱壓差測量 計右端口 15連通，閥槽二頂口處螺紋連接有閥蓋二 18，閥蓋二 18上設有第二活塞桿插入口 19，第二活塞桿插入口 19內插有第二活塞桿17，第二活塞桿17與第二活塞桿插入口 19之 間留有間隙，伸出閥蓋二 18的第二活塞桿17頂端設有拉手二 20，位于閥槽二內的第二活塞 桿17底端設有擋塊二 16，擋塊二 16的底面輪廓大于液體柱壓差測量計右端口 15，擋塊二 16的頂面輪廓大于第二活塞桿插入口 19，擋塊二 16的外輪廓與閥槽二壁留有間隙，閥槽二 的側壁與集氣室腔的中部側壁之間的殼體9內也開設有水平連通通道35，連通通道35用于 連通閥槽二與集氣室14。所以，當擋塊二 16位于最頂端，完全覆蓋第二活塞桿插入口 19， 集氣室14與液體柱壓差測量計右端口 15連通，與大氣隔絕；當擋塊二 16位于閥槽二中間， 大氣、集氣室14與液體柱壓差測量計右端口 15三者連通；當擋塊二 16位于閥槽二最底端， 完全覆蓋液體柱壓差測量計右端口 15，則U形液體柱壓差測量計8右端完全封閉。
如圖2所示，流量調節閥12包括底座26、調節盤30和防護罩37，底座26頂端與 殼體9內方口 13的頂面螺紋連接，調節盤30設置于底座26與防護罩37之間，防護罩37 為圓形槽狀，并且調節盤30的兩盤面分別與底座26的底面和防護罩37的頂面相貼合，防 護罩37通過固定螺栓與底座26連接，調節盤30與固定螺栓之間設有隔離套34，隔離套34 套設于固定螺栓33外圈，調節盤30通過隔離套34套設于固定螺栓33上；底座26內設有 用于與集氣室14連通的排氣通道27，調節盤30上對應排氣通道27在底座26上的底面出 口設有調節排氣口 31，調節排氣口 31用于與排氣通道27連通，排氣通道27在底座26上的 底面出口處的內圈設有內套管28，內套管28外圈的底座26底面設有密封圈槽，密封圈槽內 設有環繞在內套管28周圈的O型密封圈29。調節排氣口 31圍繞固定螺栓33至少設置兩 個，不同的調節排氣口 31的排氣口徑大小不同，在本例中，調節排氣口 31依次圍繞固定螺栓33周圈設置五個并且其排氣口徑依次增大，即形成五個調節檔位，排氣口徑越大，流量調節閥12的流量也越大，防護罩37對應調節排氣口 31設有與調節排氣口 31連通的出氣口 32。即氣體可從集氣室14經過排氣通道27、調節排氣口 31和出氣口 32排出。防護罩 37可設置定位機關，轉動調節盤30，使調節盤30上的調節排氣口 31與底座26上的排氣通道27連通，可選擇合理的排氣檔位。
實施例2:瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定方法，根據測定方法的要求，瓦斯q值應在鉆孔打至預定深度停止鉆進后2min內完成，瓦斯Ah2值應在接取煤鉆屑3min后開始測定 Γ5π η內的解吸量。本發明利用瓦斯q值和Ah2值的測定時間差，先測定瓦斯q值，再測定Ah2值。
具體包括如下步驟(I)先設置如實施例1所述的瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定裝置，通過水平儀11，使U形液體柱壓差測量計8處于鉛垂狀態并且U型口朝上， 液體柱壓差測量計8歸零，以提高讀數精度；(2)開始測定前，先將解吸室25密閉旋塞24 打開，取出煤樣杯23 ;通過拉動第一活塞桿5使第一氣路轉換閥I的擋塊一 6位于閥槽一的中間位置，使液體柱壓差測量計8的左端口 7、大氣及解吸室25三者相通；通過拉動第二活塞桿17使第二氣路轉換閥21的擋塊二 16位于閥槽二的頂端，使集氣室14與液體柱壓差測量計8的右端口相通，并與大氣隔絕；流量調節閥12處于最大排氣口徑檔位處；準備好兩塊秒表并歸零；(3)當鉆孔即將打至預定深度時，立即啟動第一塊秒表計時，并在鉆孔孔口接取煤樣，篩分后裝入煤樣杯23中，將煤樣杯23放入解吸室25中，并將解吸室25密閉旋塞24塞緊；(4)當鉆孔打至預定深度時，立即啟動第二塊秒表計時，快速拔出鉆桿并將帶封孔器的導氣管插入鉆孔內，使封孔器膨脹將鉆孔密封，用軟管連接導氣管和進氣管連接頭22 ;由大到小調整流量調節閥12的檔位，選擇合理檔位，觀測液體柱壓差測量計8內左右兩端液體的壓差。瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定裝置在投入使用前，先在標準流量臺上對不同口徑的調節排氣口流量與壓差的關系進行標校 ，制成流量標定表，流量標定表具體可依次測定每個調節排氣口 31分別在壓差為10、20、30、40、……200mm時的流量大小；根據流量標定表判定瓦斯q值大小，在2min內完成瓦斯q值的測定；(5)瓦斯q值測定結束后，立即拔掉與進氣管連接頭22相連的軟管；(6)當第一塊秒表計時至3min時， 通過拉動第一活塞桿5使第一氣路轉換閥I的擋塊位于閥槽一內的頂端，使液體柱壓差測量計8的左端口 7及解吸室25相通，并與大氣隔絕，當第一塊秒表計時至5min時，立即讀出液體柱壓差測量計8內左右兩端液體的壓差，即為Ah2值。
權利要求
1.一種瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定裝置，其特征在于包括U形液體柱壓差測量計、第一氣路轉換閥和第二氣路轉換閥，第一氣路轉換閥為連通大氣、液體柱壓差測量計左端口和解吸室的三通換向閥，解吸室內設煤樣杯且頂部開口內設有密閉塞；第二氣路轉換閥為連通大氣、液體柱壓差測量計右端口和集氣室的三通換向閥，集氣室連接有流量調節閥和進氣管連接頭。
2.如權利要求1所述的瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定裝置，其特征在于U形液體柱壓差測量計、第一氣路轉換閥、第二氣路轉換閥和解吸室均設置于殼體內，殼體內還設有水平儀。
3.如權利要求2所述的瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定裝置，其特征在于所述殼體為“回”字形的塊體，殼體的內方口位于液體柱壓差測量計的U形口內，液體柱壓差測量計由殼體內設置的U形量腔構成，第一氣路轉換閥位于液體柱壓差測量計左端口上方，液體柱壓差測量計左端一側的殼體上設有構成解吸室的解吸室槽，煤樣杯放置于解吸室槽內，解吸室槽的高度大于煤樣杯的高度，密閉塞位于解吸室槽的槽口處；第二氣路轉換閥位于液體柱壓差測量計右端口上方，液體柱壓差測量計右端一側的殼體內設有構成集氣室的柱狀集氣室腔，進氣管連接頭位于殼體外且連接在集氣室一端，流量調節閥位于殼體的內方口內。
4.如權利要求1-3任一項所述的瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定裝置，其特征在于流量調節閥包括底座、調節盤和防護罩，底座頂端與外殼螺紋連接，調節盤設置于底座與防護罩之間，并且調節盤的兩盤面分別與底座的底面和防護罩的頂面相貼合，防護罩通過固定螺栓與底座連接，調節盤套設于固定螺栓上；底座內設有與集氣室連通的排氣通道，調節盤上設有不同口徑的調節排氣口 ；在防護罩上設有出氣口，出氣口與調節排氣口對應設置。
5.如權利要求4所述的瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定裝置，其特征在于所述液體柱壓差測量計為水柱計。
6.瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定方法，其特征在于包括如下步驟(I)先設置如權利要求1-3任一項所述的瓦斯突出指標q值和A h2值一體化測定裝置，使U形液體柱壓差測量計處于鉛垂狀態，液體柱壓差測量計歸零；(2)開始測定前，先將解吸室密閉塞打開，取出煤樣杯；通過第一氣路轉換閥，液體柱壓差測量計的左端口、大氣及解吸室三者相通；通過第二氣路轉換閥，使集氣室與液體柱壓差測量計的右端口相通，并與大氣隔絕；流量調節閥處于最大排氣口徑檔位處；準備好兩塊秒表并歸零；(3)當鉆孔即將打至預定深度時，立即啟動第一塊秒表計時，并在鉆孔孔口接取煤樣，篩分后裝入煤樣杯中，將煤樣杯放入解吸室中，并將解吸室密閉塞塞緊；(4)當鉆孔打至預定深度時，立即啟動第二塊秒表計時，快速拔出鉆桿并將帶封孔器的導氣管插入鉆孔內，將鉆孔密封，用軟管連接導氣管和進氣管連接頭；由大到小調整流量調節閥的檔位，觀測液體柱壓差測量計內液體的壓差；瓦斯突出指標q值和Ah2值一體化測定裝置在投入使用前，先在標準流量臺上對不同口徑的調節排氣口流量與壓差的關系進行標校，制成流量標定表；根據流量標定表判定瓦斯q值大小，在2min內完成瓦斯q值的測定；(5)瓦斯q值測定結束后,拔掉與進氣管連接頭相連的軟管；(6)當第一塊秒表計時至3min時，通過第一氣路轉換閥，使液體柱壓差測量計的左端口及解吸室相通，并與大氣隔絕，當第一塊秒表計時至5min時，立即讀出液體柱壓差測 量計內液體的壓差，即為Ah2值。
全文摘要
本發明公開了一種瓦斯突出指標q值和Δh2值一體化測定裝置及測定方法，包括U形液體柱壓差測量計、第一氣路轉換閥和第二氣路轉換閥，第一氣路轉換閥為連通大氣、液體柱壓差測量計左端口和解吸室的三通換向閥，解吸室內設煤樣杯且頂部開口內設有密閉塞；第二氣路轉換閥為連通大氣、液體柱壓差測量計右端口和集氣室的三通換向閥，集氣室連接有流量調節閥和進氣管連接頭。本發明是一種瓦斯突出指標q值和Δh2值一體化測定裝置及測定方法。
文檔編號G01N7/14GK103018133SQ20111040327
公開日2013年4月3日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者魏風清, 桑振平, 張建國, 殷秋朝, 張鐵崗, 史廣山, 周德勇 申請人:河南理工大學