专利名称：煤样初始释放瓦斯能测定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量含瓦斯煤体在外界条件突然变化后由煤体内释放出来的初始释放瓦斯能的测定装置，本实用新型属于煤矿灾害预测技术领域。
众所周知，煤体是一种多孔介质，在有高压瓦斯的环境中，煤体要吸附一部分瓦斯气体，煤体的重量增加，而当外界环境压力降低时，煤体中的吸附瓦斯又会解吸出来，煤体上的重量又会降低。前苏联研究瓦斯突出的学者B.B.霍多特曾经采用将石英弹簧秤和煤样置于密闭的吸附安瓿中，向安瓿中充入瓦斯并使之吸附平衡后，突然打开与安瓿相接的阀门，随着瓦斯的快速解吸，石英秤指示的重量发生变化。记下石英秤上重量随时间的变化，可以得到一条瓦斯解吸量随时间变化的曲线。我国抚顺煤研所和重庆煤研所也进行过类似的试验。近些年来，这方面的技术没有进展。
B.B.霍多特的吸附安瓿用于测定比较平缓的煤体解吸瓦斯过程是可以的，而用于煤体快速解吸瓦斯过程的测定，则误差较大。首先，吸附安瓿上的阀门无法快速打开，第二，石英弹簧秤无法快速标示出煤样重量的变化，因此，该装置无法测出最初几秒钟的数据变化。而根据最新的突出理论研究结果表明，恰恰是最初几秒钟涌出的瓦斯能量对突出过程有至关重要的作用。本实用新型的目的就是要制造出一种能够测定外界压力突然变化时从含瓦斯煤体内涌出的初始释放瓦斯能的测定装置，由测定的初始释放瓦斯能可以通过计算分离出其中具备做功能力的初始释放瓦斯膨胀能，以适应煤矿中石门揭煤时动力现象预测的需要。
本实用新型由两部分组成。机械部分主要由煤样罐和带阀门的渐缩喷口组成，其材料可用金属制成，见
图1所示。在煤样罐的上盖布置有一个高压传感器和一个温度传感器，还有两个分别与中压传感器及微压传感器相通的管路。为了防止中压传感器及微压传感器受过载破坏，与中压传感器及微压传感器相连的管路上接有截止阀和电磁阀。机械部分整个置于可调节的恒温环境中。
电路部分见图2所示。图中PT0为高压传感器，PT1为中压传感器，PT2为微压传感器，TT为温度传感器。这些传感器分别与A／D板上的A0，A1，A2，A3通道相接。由于中压传感器和微压传感器需要在煤样罐内的瓦斯压力降到适当范围的时候分别与煤样罐沟通，接在煤样罐与中压传感器及微压传感器之间的电磁阀DCF0和DCF1均通过继电器J0，J1和驱动放大电路MC1413与可编程六路PIO接口板的B口连接起来。在图2中，与可编程六路PIO接口板的A口连接的是槽式耦合器，它的作用主要是在渐缩喷口上的球阀打开时同时启动数据采集过程。PIO板和A／D板均插接在微型计算机的系统扩展槽内。
测定时，快速将球阀的阀把转动到90°的位置上，煤样罐内的瓦斯气流将迅速从渐缩喷口涌出，阀把打开的同时带动槽式藕合器上的阻隔片start，启动计算机开始采集数据。测定过程的工作流程图见图3所示。开始时，计算机一边采集高压传感器信号和温度信号一边将采集到高压传感器信号与电磁阀DCF0的启动值d1相比较，当高压传感器的压力值降到d1时，由PIO电路板发出信号，驱动放大电路MC1413将继电器J0接通，电磁阀DCF0打开，计算机开始采集高压、中压及温度信号。同样，在采集过程中，计算机不断将中压信号与电磁阀DCF1的启动值d2比较，一旦中压信号降到d2以下，PIO电路板发出信号，驱动放大电路MC1413将继电器J1接通，电磁阀DCF1打开，计算机开始采集高压、中压、低压及温度信号。当低压信号值降到截止值d3时，整个测定工作结束。
在本实用新型中，渐缩阀门上采用了特制的球阀，球阀的通径与球径之比A很小(A＝0.16)，因而，当阀把拧动90°的过程中，从气流开始流动到全部开启所用时间很短，阀门开启过程不影响煤样中瓦斯气体的快速释放。此外，由于采用了三个测定范围不同的高精度(＜0.5％FS)、动态性能好(响应时间为0.0002～0.002秒)的压力传感器配合计算机采集煤样罐内的压力信号，测得的压力范围宽(从几帕到几兆帕)，如实地反映了瓦斯气体从煤样内释放过程中压力的变化，测定结果比较准确、可靠。
下面对本实用新型所提交的附图进行说明图1为初始释放瓦斯能测定装置，它由钢制煤样罐(1)，测试煤样(2)，过滤网(3)，测压与测温传感器(4)，钢制渐缩喷口(5)，铜制球阀(6)，充气口(7)，钢制阀把(8)，信号采集电路(9)所组成。
图2为信号采集电路(9)的电路图。
图3为数据采集工作流程图。
在使用过程中，效果良好，测定结果稳定、可靠，目前已测定了46个煤样的初始释放瓦斯膨胀能指标。并且证实，无论突出煤样还是非突出煤样，在外界压力突然降低时，煤样中初始涌出的瓦斯能和瓦斯膨胀能都有一个显著的能量峰，而且单位重量具有突出危险的煤样中涌出的初始释放瓦斯能和初始释放瓦斯膨胀能都比无突出危险煤样大得多。
权利要求1.一种用于测量煤样初始释放瓦斯能的测定装置，其特征在于该装置由煤样罐(1)，带球阀的渐缩喷口(5)，压力传感器，温度传感器，电磁阀，槽式藕合器及与电子计算机相连的数据采集控制系统所构成，当煤样罐(1)内的煤样(2)吸附瓦斯平衡后，快速打开球阀(6)的阀把(8)，煤样罐(1)内的煤样(2)中的瓦斯将快速通过过滤网(3)和渐缩喷口(5)进入大气，煤样罐(1)上的压力传感器和温度传感器(4)就通过数据采集控制系统将煤样罐(1)内瓦斯气流的总压与总温记录下来。通过数据处理程序进行处理，可以计算出由煤样罐内煤样中涌出的单位重量煤样的初始释放瓦斯能和初始释放瓦斯膨胀能曲线。
2.根据权利要求1所述的煤样初始释放瓦斯能测定装置，其特征在于煤样罐(1)上装有三个量程不同的压力传感器，温度传感器及电磁阀，能测定出煤样罐内瓦斯压力变化时由煤样中涌出的初始释放瓦斯能及初始释放瓦斯膨胀能。
3.根据权利要求1所述的煤样初始释放瓦斯能测定装置，其特征在于数据采集控制系统由硬件和软件组成，硬件系统由数据采集板、可编程六路PIO接口板、驱动放大电路组成。
专利摘要本实用新型提供一种用于测量煤样初始释放瓦斯能的测定装置，它由机械部分和控制电路两部分组成。机械部分包括煤样罐，带球阀的渐缩喷口及三个测量范围不同的压力传感器和温度传感器等。控制电路部分与插接在微型计算机内的数据采集电路板及可编程六路PIO接口板相连。测量范围宽，动态性能好，准确度高，测定的结果如实地反映了含瓦斯煤体在外界压力突然变化时由煤体内涌出的瓦斯能及瓦斯膨胀能的变化规律。通过对46个突出模拟实验煤样的测试，其结果表明该装置的测定结果可以准确地用于预测石门揭煤时的动力现象。
文档编号G01N7/00GK2206956SQ9424217
公开日1995年9月6日 申请日期1994年6月29日 优先权日1994年6月29日
发明者蒋承林, 陈松立, 俞启香, 周世宁 申请人:中国矿业大学