专利名称：一种用于准确预测煤与瓦斯突出危险性的煤层释放瓦斯膨胀能的实测方法及其测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在井下实际煤层中进行瓦斯膨胀能的测定，具体涉及一种用于准确预测煤与瓦斯突出危险性的煤层释放瓦斯膨胀能的实测方法及其测定装置，属煤矿安全检测技术领域。
背景技术：
煤与瓦斯突出是由地应力、瓦斯压力共同作用下，大量煤岩与瓦斯突然涌向采掘空间的一种动力现象。由于突出动力现象的发生涉及到地应力、瓦斯因素、煤的物理力学性质和结构特征等多种因素的综合作用，该问题还远未达到完全解决的阶段。最新的研究成果表明，发生突出的动力和能源主要来源于煤体内瓦斯在几秒钟内突然的释放膨胀做功，该能量大小决定着突出的发生和发展。目前把瓦斯膨胀能应用于煤层突出危险性预测的相关研究，主要是在实验室进行单位质量煤样中初始释放瓦斯膨胀能的测定。但由于测定过程中煤样物理结构特性与实际煤层存在较大差异，也无法加载和分析地应力、煤层透气性等因素对测定结果的影响，因此实验室煤样中释放瓦斯膨胀能的测定结果无法真实反映实际煤层具有的瓦斯膨胀能大小。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足之处，提供一种准确预测煤与瓦斯突出危险性的煤层释放瓦斯膨胀能的实测方法及测定装置。煤层释放瓦斯膨胀能的实测方法是利用井下煤层瓦斯压力测定钻孔，通过快速采集测压钻孔卸压过程中的瓦斯压力与温度参数，以及利用气体流 过渐缩管的特性，从而实现煤层释放瓦斯膨胀能的实测。由于钻孔在突然卸压时，孔壁周边煤体内瓦斯会瞬间解吸涌入至钻孔内；当瓦斯从钻孔内释放至井下大气过程中，应用气体流过渐缩管的特性，通过快速采集瓦斯释放过程中的压力和温度参数，从而计算出释放瓦斯膨胀能大小。根据流体力学理论，渐缩管出口瓦斯流速达到声速时，钻孔内瓦斯释放流动状态称为临界状态，其临界压力为:
权利要求
1.一种用于准确预测煤与瓦斯突出危险性的煤层释放瓦斯膨胀能的实测方法，其特征:通过快速采集测压钻孔卸压过程中的瓦斯压力与温度参数，并将压力和温度参数采集系统带至地面，应用膨胀能计算软件进行数据处理，得出钻孔释放瓦斯任一时刻膨胀能及总膨胀能大小，将所得膨胀能大小与钻孔释放瓦斯膨胀能突出临界值进行对比，判定出煤层突出危险性程度。
2.一种用于准确预测煤与瓦斯突出危险性的煤层释放瓦斯膨胀能的测定装置，其特征是:该装置包括有第一封孔胶囊(4)，第二封孔胶囊(12)，第三封孔胶囊(13)，上述各封孔胶囊分别置有封孔胶囊端头(3);所述的第一封孔胶囊与第二封孔胶囊之间有防护外罩兼第一、二封孔胶囊连接杆(9);所述的第一封孔胶囊与第二封孔胶囊之间还分别置有压力和温度参数采集系统(6)、渐缩管(10);所述渐缩管的一端穿过第二封孔胶囊(12)的端头进入第二封孔胶囊(12)的内芯管(5)，渐缩管的一端有卸压电磁阀(11);高压水管(14)、高压粘液管(15)、瓦斯压力测定管(16)分别贯穿于第一封孔胶囊，第二封孔胶囊，第三封孔胶囊。
3.根据权利要求2所述的用于准确预测煤与瓦斯突出危险性的煤层释放瓦斯膨胀能的测定装置，其特征是:所述的测定装置通过钻孔(2)进入煤层(I )，利用水泵，经高压水管(14)向封孔胶囊内充入高压水将封孔胶囊膨胀起来，并利用粘液水泵，经高压粘液管(15)向瓦斯压力测定封孔段两组胶囊之间充高压粘液来封堵钻孔壁裂隙。
全文摘要
本发明涉及一种在井下实际煤层中进行瓦斯膨胀能的测定，具体涉及一种用于准确预测煤与瓦斯突出危险性的煤层释放瓦斯膨胀能的实测方法及其测定装置，属煤矿安全检测技术领域。该方法利用井下煤层瓦斯压力测定钻孔，通过快速采集测压钻孔卸压过程中的瓦斯压力与温度参数，以及利用气体流过渐缩管的特性，从而实现煤层释放瓦斯膨胀能的实测。所述测定装置包括有多个封孔胶囊，胶囊之间置有压力和温度参数采集系统。通过在井下实际煤层中进行瓦斯膨胀能的测定，其测定结果完全能够综合反映地应力、瓦斯因素、煤的物理力学性质和结构特征等多种因素对煤层突出危险性的影响。
文档编号E21F17/18GK103089309SQ20131002358
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月22日 优先权日2013年1月22日
发明者于宝海, 杨胜强, 杨相玉, 赵彤宇, 陈登昭, 王凯, 秦毅 申请人:中国矿业大学, 徐州中矿安达矿山科技有限公司