煤炭瓦斯含量现场测试仪器与测试方法
【专利摘要】本发明公开了煤炭瓦斯含量现场测试仪器与测试方法，包括上层横梁，所述上层横梁与下层底座通过支架连接，支架通过固定装置固定在上层横梁上，上层横梁还与液压千斤顶系统连接，液压千斤顶系统的下端与传力柱连接，传力柱下端与试样接触，试样放置于密封集气室内密封集气室与气体排放控制阀门相连，气体排放控制阀门通过连接管线连接到气体收集测试装置，密封集气室下端与试样基座相连并保持密封不透气试样基座底部与下层底座紧密相连。在采集瓦斯过程中，液压千斤顶可以通过传力柱对煤样加载将其压破，是试样内部瓦斯快速解析，缩短试验时间。
【专利说明】煤炭瓦斯含量现场测试仪器与测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿煤炭瓦斯含量测试【技术领域】，尤其涉及一种用于煤炭瓦斯含量现场测试仪器与测试方法。
【背景技术】
[0002]瓦斯事故是造成煤矿伤亡事故的主要原因之一，成为煤炭安全生产的最大障碍。同时，瓦斯又是一种不可再生的清洁能源。因此，无论是从瓦斯事故的防治，还是对瓦斯气体的开发利用，都必须精确检测煤层瓦斯原始含量。所以，对其含量测试仪器与测量方法的研究是非常重要的。
[0003]现有技术对煤层瓦斯含量的现场测试工作仍在不断研究之中，所采用的设备、试验仪器都较复杂，特别是试验需要进行较长时间的试验工作，工作效率低，同时测量数据不够精确。由于操作复杂，同时由于煤层试样瓦斯的不断解析，试验的精度无法达到要求，这些装置很难满足现场测试的需求。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种针对煤炭瓦斯含量现场测试的仪器，便于对煤炭瓦斯含量的现场测试工作的开展。
[0005]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0006]煤炭瓦斯含量现场测试仪器，包括上层横梁，所述上层横梁与下层底座通过支架连接，支架通过固定装置固定在上层横梁上，上层横梁还与液压千斤顶系统连接，液压千斤顶系统的下端与传力柱连接，传力柱下端与试样接触，试样放置在位于密封集气室内的密封集气室底座上的试样基座上，密封集气室与气体排放控制阀门相连，气体排放控制阀门通过连接管线连接到气体收集测试装置，所述密封集气室置于下层底座上。
[0007]所述固定装置为固定螺栓。
[0008]所述液压千斤顶系统固定在上层横梁的中部。
[0009]所述气体收集测试装置包括传感器、电源、放大电路、显示及记录电路，传感器为热导式传感器，用于测量瓦斯含量，传感器将测得的信号传送至放大电路，放大电路将信号进行放大后传送至热敏原件，热敏原件R1和R2分别置于同一气室的两个小孔腔中，热敏原件R1和R2和电阻r3、r4共同构成电桥的四个臂，电阻r3、r4之间还串联有可变电阻W1，可变电阻W1的滑动端与记录电路相连，电源还通过可变电阻W2与电桥相连。记录电路为电表。
[0010]所述气体收集测试装置通过连接管线与密封集气室相连，测试时，打开气体收集测试装置，开启采集模式，启动千斤顶加载系统，将集气室内气体收集到储气桶内，采集完毕后，气体收集测试装置对储气桶内气体进行记录并保存结果。
[0011]工作原理:传力柱下端与试样接触，这可使液压千斤顶系统对试样进行加压致其破裂，保证瓦斯收集质量。试样放置于密封集气室内，密封集气室与气体排放控制阀门相连，通过连接管线连接到气体收集测试装置上。上层横梁与仪器支架相连，通过定位装置固定横梁位置；上层横梁与液压千斤顶系统相连，上层横梁限制千斤顶系统向上运动；液压千斤顶下端与传力柱相连，在采集瓦斯过程中，液压千斤顶可以通过传力柱对煤样加载将其压破，是试样内部瓦斯快速解析，缩短试验时间。
[0012]密封集气室与气体排放控制阀门相连，密封集气室内的气体通过气体排放控制阀门排出。气体排放控制阀通过连接管线连接到气体收集测试装置上。密封集气室下端与试样基座相连并保持密封不透气，上层横梁与下层底座通过支架与螺栓连接。通过气体收集测试装置，先将密封集气室的空气排出变为真空状态，气体收集到储气桶内；启动千斤顶加载系统，开启采集模式，将集气室内气体收集到储气桶内；对储气筒内气体进行分析、记录并保存结果。
[0013]一种煤炭瓦斯含量现场测试仪器的测试方法，包括以下使用步骤:
[0014](I)采用煤层开采现场的试样，装入保鲜膜，测量其质量ml后放入密封集气室内密封；
[0015](2)调整液压千斤顶系统，使传力柱下端接触在试样上；
[0016](3)打开气体排气控制阀门，打开气体收集测试装置，使气体收集测试装置处于采集状态，气体收集测试装置将开始收集密封集气室内的气体并将其收入储气桶内；
[0017](4)调节液压千斤顶系统对试样进行加压并使其完全破坏，同时气体收集测试装置仍处于采集状态；
[0018](5)气体采集结束后，关闭气体排出控制阀门，使气体收集测试装置对储气桶内瓦斯含量进行测试，得出其该试样内瓦斯的含量并保存结果，试验结束后，清理仪器，以便进行下次试验。
[0019]本发明的有益效果:
[0020]试样放置于密封集气室内，密封集气室与气体排放控制阀门相连，通过连接管线连接到气体收集测试装置上。通过气体收集测试装置，先将密封集气室的空气排出变为真空状态，气体收集到储气桶内；启动千斤顶加载系统，开启采集模式，将集气室内气体收集到储气桶内；对储气筒内气体进行分析、记录并保存结果。
[0021]传力柱下端与试样接触，这可使液压千斤顶系统对试样进行加压致其破裂，保证瓦斯收集质量，在采集瓦斯过程中，液压千斤顶可以通过传力柱对煤样加载将其压破，是试样内部瓦斯快速解析，缩短试验时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1本发明测试仪器结构示意图；
[0023]图2气体收集测试装置界面图；
[0024]图3瓦斯传感器电路图
[0025]图中，I固定螺栓；2上层横梁；3液压千斤顶系统；4传力柱；5支架；6密封集气室钢化玻璃；7密封集气室；8试样基座；9密封集气室底座；10下层底座；11气体排出控制阀门；12连接管线；13气体收集测试装置。
【具体实施方式】
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[0026]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0027]如图1-2所示，一种用于煤炭瓦斯含量现场测试仪器，包括上层横梁2、下层底座
10、支架5、液压千斤顶系统3、传力柱5、密封集气室6、试样基座8、密封集气室底座9、气体排放控制阀门11、连接管线12、气体收集测试装置13 ;测试仪器上层横梁2与下层底座10通过支架5连接，液压千斤顶系统3与上层横梁2连接，液压千斤顶系统3的液压千斤顶下端与传力柱4连接，传力柱4下端与煤样接触，这可使液压千斤顶系统3对试样进行加压致其破裂，保证瓦斯收集质量。试样放置于密封集气室7内，密封集气室7与气体排放控制阀门11相连，通过连接管线12连接到气体收集测试装置13上。通过气体收集测试装置13，先将密封集气室7的空气排出变为真空状态，气体收集到储气桶内；启动千斤顶加载系统3，开启采集模式，将密封集气室7内气体收集到储气桶内；对储气筒内气体进行记录并保存结果。
[0028]上层横梁2与仪器的支架5相连，通过定位装置(固定螺栓I)固定上层横梁2的位置；上层横梁2与液压千斤顶系统3相连，上层横梁2限制液压千斤顶系统3向上运动；液压千斤顶3下端与传力柱4相连，在采集瓦斯过程中，液压千斤顶3可以通过传力柱4对煤样加载将其压破，是试样内部瓦斯快速解析，缩短试验时间。
[0029]密封集气室7与气体排放控制阀门11相连，密封集气室7内的气体通过气体排放控制阀门11排出。气体排放控制阀11通过连接管线12连接到气体收集测试装置13上。
[0030]气体收集测试装置13通过连接管线12与密封集气室7相连。打开气体收集测试装置13，先将密封集气室7的空气收集到储气桶内；开启采集模式，启动千斤顶加载系统3，将集气室7内气体收集到储气桶内；采集完毕后，气体收集测试装置13对储气筒内气体进行记录并保存结果。
[0031]气体收集测试装置13内对气体的分析过程是:气体收集测试装置内由传感器、电源、放大电路、显示及记录电路组成。传感器采用热导式传感器，该传感器根据气体的导热系数随瓦斯含量的不同而变化，通过这一变化来测量瓦斯含量，通过某种热敏原件将混合气体中待检测成分的含量变化所引起的导热系数的变化转变成为电阻的变化，再通过平衡电桥来测点这一变化，原理图3所示。图中R1和R2为两个热敏原件，分别置于同一气室的两个小孔腔中，它们和电阻r3、r4*同构成电桥的4个臂。放置R1的小孔腔与大气连通，称为比较室。放置R2的小孔腔为工作室，工作室和比较室在尺寸、形状结构上完全相同。在无瓦斯情况下，由于两个小孔腔中各种条件相同，2个热敏原件的散热状态相同，电桥就处于平衡状态，电表G上无电流通过，其指示值相应为零；但含有瓦斯的气体进入气室与R1接触后，由于瓦斯比空气的导热系数大，散热好，故将使其温度下降，电阻值减小，而R2的电阻值不变，于是电桥失去平衡，电表G中便有电流通过。根据电流的大小，便可得出气体中瓦斯的含量。
[0032]密封集气室7下端与试样基座8相连并保持密封不透气。密封集气室底座9底部与仪器下层底座10紧密相连。上层横梁2与下层底座10通过支架5与固定螺栓I连接。
[0033]一种用于煤炭瓦斯含量现场测试仪器的测试方法，包括以下步骤:
[0034](I)采用煤层开采现场的试样，迅速装入保鲜膜，测量其质量后放入密封集气室7内密封；
[0035](2)调整液压千斤顶系统3，使传力柱4接触在试样上；
[0036](3)打开气体排气控制阀门11 ;打开气体收集测试装置13，选择“真空”按钮，气体收集测试装置将开始收集密封集气室内7的气体并将其收入储气筒内；选择“采集”按钮，集气室内7的气体将被不停地收集到储气桶内；
[0037](4)调节液压千斤顶3对试样进行加压并使其完全破坏，同时气体收集测试装置仍处于采集状态；
[0038](5)气体采集结束后，关闭气体排出控制阀门11 ;在气体收集测试装置13上选择“测试”按钮，对储气桶内瓦斯含量进行测试，得出其该试样内瓦斯的含量并保存结果；试验结束后，清理仪器，以便进行下次试验。
[0039]上述虽然结合附图对发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明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发明的保护范围以内。
【权利要求】
1.煤炭瓦斯含量现场测试仪器，其特征是，包括上层横梁，所述上层横梁与下层底座通过支架连接，支架通过固定装置固定在上层横梁上，上层横梁还与液压千斤顶系统连接，液压千斤顶系统的下端与传力柱连接，传力柱下端与试样接触，试样放置在位于密封集气室内的密封集气室底座上的试样基座上，密封集气室与气体排放控制阀门相连，气体排放控制阀门通过连接管线连接到气体收集测试装置，所述密封集气室置于下层底座上。
2.如权利要求1所述的煤炭瓦斯含量现场测试仪器，其特征是，所述固定装置为固定螺栓。
3.如权利要求1所述的煤炭瓦斯含量现场测试仪器，其特征是，所述液压千斤顶系统固定在上层横梁的中部。
4.如权利要求1所述的煤炭瓦斯含量现场测试仪器，其特征是，所述气体收集测试装置包括传感器、电源、放大电路、显示及记录电路，传感器为热导式传感器，用于测量瓦斯含量，传感器将测得的信号传送至放大电路，放大电路将信号进行放大后传送至热敏原件，热敏原件R1和R2分别置于同一气室的两个小孔腔中，热敏原件R1和R2和电阻r3、r4共同构成电桥的四个臂，电阻r3、r4之间还串联有可变电阻巧，可变电阻W1的滑动端与记录电路相连，电源还通过可变电阻W2与电桥相连。
5.如权利要求4所述的煤炭瓦斯含量现场测试仪器，其特征是，所述气体收集测试装置通过连接管线与密封集气室相连，测试时，打开气体收集测试装置，开启采集模式，启动千斤顶加载系统，将集气室内气体收集到储气桶内，采集完毕后，气体收集测试装置对储气桶内气体进行记录并保存结果。
6.如权利要求1所述的一种煤炭瓦斯含量现场测试仪器的测试方法，其特征是，包括以下使用步骤: (1)采用煤层开采现场的试样，装入保鲜膜，测量其质量ml后放入密封集气室内密封； (2)调整液压千斤顶系统，使传力柱下端接触在试样上； (3)打开气体排气控制阀门，打开气体收集测试装置，使气体收集测试装置处于采集状态，气体收集测试装置将开始收集密封集气室内的气体并将其收入储气桶内； (4)调节液压千斤顶系统对试样进行加压并使其完全破坏，同时气体收集测试装置仍处于采集状态； (5)气体采集结束后，关闭气体排出控制阀门，使气体收集测试装置对储气桶内瓦斯含量进行测试，得出其该试样内瓦斯的含量并保存结果，试验结束后，清理仪器，以便进行下次试验。
【文档编号】G01N27/18GK104181210SQ201410330809
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】李术才, 孙超群, 许振浩, 李利平, 林鹏, 郭明, 张骞, 王健华 申请人:山东大学