一种煤矿上行孔瓦斯自然衰减流量测量装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤矿上行孔瓦斯自然衰减流量测量装置及方法，尤其适用于煤矿上行孔中瓦斯自然衰减时的流量测量。
【背景技术】
[0002]煤炭是我国主要的一次能源，在煤炭开采过程中，赋存于煤中的瓦斯会释放出来。当瓦斯大量积聚时，容易引发瓦斯爆炸等事故，成为煤矿的安全隐患。为此，煤矿采用瓦斯抽采的方式来消除隐患。不同地质条件下形成的煤炭中，所赋存的瓦斯量是不同的。煤炭的含瓦斯情况是确定瓦斯抽采方案的重要依据。通过在煤层中打孔，测量瓦斯自然衰减(不加负压)时的流量变化能直观衡量煤层中的瓦斯赋存情况，是一种重要的研宄手段。然而，煤矿地质条件复杂多变，很多地质条件常常需要打上行孔来监测瓦斯的自然衰减情况。由于重力作用，煤层中的水会顺着上行孔流入气体流量计中，不仅影响了瓦斯流量测量的准确性，而且时间过长会损坏仪器。由此，针对上行孔的瓦斯自然衰减流量测量已成为难题。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明的目的是针对上行孔中测量瓦斯流量变化时出现的煤层水损坏仪器以及影响测量精度等问题，提供一种煤矿上行孔瓦斯自然衰减流量测量装置及方法。
[0004]技术方案:本发明的煤矿上行孔瓦斯自然衰减流量测量装置，包括插入煤体内的入口管，入口管的外露段上设有阀门，并经三通连有与入口管相垂直的一出气管，所述的出气管上设有气体流量计；入口管的外露端头经法兰连接有一水箱，所述的水箱上部设有液位计，底部设有控制阀，所述的液位计经数据线连接有一控制器，控制器的信号输出端经数据线与位于水箱底端设置的控制阀相连。
[0005]使用上述装置的煤矿上行孔瓦斯自然衰减流量测量方法，包括如下步骤:
[0006]a.向煤体)内施工的上行孔内插入的入口管，并用聚氨酯或H)材料封孔材料按常规对入口管进行封孔，在孔口外设置与入口管相连的水箱，并在入口管的外露段上连接好出气管；
[0007]b.打开阀门，煤体中赋存的瓦斯气体和煤体中的水通过入口管导出，由于重力的作用，水直接流入水箱中积聚，而瓦斯气体则由于水的液封作用，只能从出气管排出，通过出气管上设有气体流量计实时观测瓦斯自然衰减流量；
[0008]c.当水箱上部的液位计显示箱体内的积水达到设定标准时，通过控制器控制位于水箱底端的控制阀开启，排出部份积水。
[0009]有益效果:本发明在插入煤体内的入口管上外接出气管和存水的水箱，将煤体中的瓦斯气体和水进行分离，通过设在出气管上的气体流量计可以实时观测上行孔瓦斯自然衰减流量，通过控制器可对水箱中的水位进行控制，保持水箱中的存水不会从水箱底部排出。与现有技术相比的主要优点如下:
[0010]1.上行孔由于重力作用向管道中排放的水不再通过瓦斯气体流量计，而直接流入水箱，由此，该装置有助于提高瓦斯气体流量测量的精度和保护气体流量计；
[0011 ] 2.水箱中的水位变化可以通过液位计反馈给控制器，再通过控制器来实现水箱排水阀门的开闭，这种自动排水系统减少了人工操作的繁琐性，提高了效率。
【附图说明】
[0012]图1是本发明煤矿上行孔瓦斯自然衰减流量测量装置的结构示意图；
[0013]图中:1-气体流量计，2-水箱，3-出气管，4-封孔材料，5-法兰，6-数据线，7-三通，8-液位计，9-阀门，10-控制器，11-控制阀，12-入口管，13-煤体，14-煤壁。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0015]本发明的煤矿上行孔瓦斯自然衰减流量测量装置，主要由插入煤体13内的入口管12、水箱2、出气管3、液位计8、控制器10和控制阀11构成，所述的入口管12的外露段上设有阀门9，并经三通7连有与入口管12相垂直的一出气管3，所述的出气管3上设有气体流量计I ;入口管12的外露端头经法兰5连接有一水箱2，所述的水箱2上部设有液位计8，底部设有控制阀11，所述的液位计8经数据线6连接有一控制器10，控制器10的信号输出端经数据线与位于水箱2底端设置的控制阀11相连。
[0016]本发明的煤矿上行孔瓦斯自然衰减流量测量方法，包括如下步骤:
[0017]a.向煤体13内施工的上行孔内插入的入口管12，并用聚氨酯或H)材料封孔材料4按常规对入口管12进行封孔，在孔口外设置与入口管12相连的水箱2，并在入口管12的外露段上连接好出气管3;
[0018]b.打开阀门9，煤体13中赋存的瓦斯气体和煤体中的水通过入口管12导出，由于重力的作用，水直接流入水箱2中积聚，而瓦斯气体则由于水的液封作用，只能从出气管3排出，通过出气管3上设有气体流量计I实时观测瓦斯自然衰减流量；
[0019]c.当水箱2上部的液位计8显示箱体内的积水达到设定标准时，通过控制器10控制位于水箱2底端的控制阀11开启，排出部份积水。
[0020]如图1所示，将入口管12插入煤13内上行孔中，靠近煤壁14端入口管12外填充了封孔材料4实现封堵，入口管12下端与阀门9相连，阀门9下端连接三通7，三通7的垂直段出口朝上并与气体流量计I相连，气体流量计I连接出气管3，三通7的下段通过法兰5与水箱2相连，水箱2的右侧设置液位计8，液位计8通过数据线6与控制器10相连，控制器10的信号输出端与位于水箱2底端的控制阀11采用数据线6相连，所述的封孔材料4为聚氨酯或ro材料，所述的水箱2形状为圆柱体或者立方体。
[0021]工作原理:煤中赋存的瓦斯气体和煤层中的水通过入口管进入装置，由于重力的作用，水会直接流入水箱中积聚起来，由于水的液封作用，瓦斯气体将不能从水箱的排水管流出，只能通过三通的垂直端排出，由此，可以通过设在三通垂直端的气体流量计读出瓦斯自然衰减的流量，同时，当水箱中的水不断累积，直到超过设定的最大液位时，控制器会打开控制阀排放水箱中的水，当液位降到设定的最低液位，即维持对瓦斯气体起液封作用的液位时，控制器10再关闭控制阀11。
【主权项】
1.一种煤矿上行孔瓦斯自然衰减流量测量装置，其特征在于:它包括插入煤体(13)内的入口管(12)，入口管(12)的外露段上设有阀门(9)，并经三通(7)连有与入口管(12)相垂直的一出气管(3)，所述的出气管(3)上设有气体流量计(I);入口管(12)的外露端头经法兰(5 )连接有一水箱(2 )，所述的水箱(2 )上部设有液位计(8 )，底部设有控制阀(11)，所述的液位计(8)经数据线(6)连接有一控制器(10)，控制器(10)的信号输出端经数据线与位于水箱(2 )底端设置的控制阀(11)相连。2.一种使用权利要求1所述装置的煤矿上行孔瓦斯自然衰减流量测量方法，其特征在于包括如下步骤: a.向煤体(13)内施工的上行孔内插入的入口管(12)，并用聚氨酯或H)材料封孔材料(4)按常规对入口管(12)进行封孔，在孔口外设置与入口管(12)相连的水箱(2)，并在入口管(12)的外露段上连接好出气管(3)； b.打开阀门(9)，煤体(13)中赋存的瓦斯气体和煤体中的水通过入口管(12)导出，由于重力的作用，水直接流入水箱(2)中积聚，而瓦斯气体则由于水的液封作用，只能从出气管(3 )排出，通过出气管(3 )上设有气体流量计(I)实时观测瓦斯自然衰减流量； c.当水箱(2)上部的液位计(8)显示箱体内的积水达到设定标准时，通过控制器(10)控制位于水箱(2 )底端的控制阀(11)开启，排出部份积水。
【专利摘要】一种煤矿上行孔瓦斯自然衰减流量测量装置及方法，包括插入煤内上行孔中的入口管，入口管下端与阀门相连，阀门下端连接着三通，三通的垂直段出口朝上并与气体流量计相连，气体流量计连接着出气管，三通的下段通过法兰与水箱相连，水箱的右侧设有液位计，液位计通过数据线与控制器相连，控制器的信号输出端与位于水箱底端的控制阀采用数据线相连。该装置能有效防止上行孔排水对测量精度的影响及测量仪器的损坏，并能实现水箱的自动排水，操作简便，有助于工程实际应用。
【IPC分类】E21B47/00
【公开号】CN104912540
【申请号】CN201510364918
【发明人】林柏泉, 代华明
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月26日