一种煤层粉碎解吸瓦斯防堵及解吸量自动计量装置的制作方法

1.本实用新型属于煤矿领域，涉及一种煤层粉碎解吸瓦斯防堵及解吸量自动计量装置。


背景技术：

2.瓦斯是煤矿重大灾害和安全隐患之一，煤矿开采过程中的瓦斯防治是保障煤矿安全生产的重中之重。由于煤层的瓦斯含量等参数是瓦斯防治过程中各种技术方法所需的必备参数，因而，通过不同的技术方法获取有效的原始煤层瓦斯基本参数能够为保障瓦斯防治工作的正常进行，促进煤矿高效、安全生产，以及瓦斯防治工作的各项技术方法的实施提供依据。
3.为了能够准确获取煤层瓦斯含量参数，一些研究者通过理论研究结合矿井现场条件提出了地面解吸和井下解吸相结合的方法获取煤层原始瓦斯含量。采用该方法测试瓦斯含量时包含井下解吸和地面粉碎解吸两个过程，井下解吸时，打开密封煤样罐阀门，将煤样罐中可解吸瓦斯排出，通过排水法获取井下可解吸瓦斯量；在进行地面粉碎解吸时，煤样在粉碎机中充分粉碎时煤中的一部分可解吸瓦斯得以释放，通过相关仪器进行记录获取煤样粉碎解吸过程中的可解吸瓦斯含量。然而，当前用于地面粉碎解吸瓦斯的相关设备，测试数据不够准确，容易产生煤粉堵塞，并且测试过程中采用肉眼观测数据，误差较大。随着我国煤矿开采深度逐渐增加，矿井瓦斯治理日趋紧迫，有效降低煤层瓦斯参数测试数据的误差，提高参数测定的效率，增加数据准确性，对于更有效地指导矿井瓦斯防治工作具有重要意义。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种煤层粉碎解吸瓦斯防堵及解吸量自动计量装置，以解决当前煤层粉碎解吸瓦斯存在的测试数据准确率低的问题。
5.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种煤层粉碎解吸瓦斯防堵及解吸量自动计量装置，包括煤样粉碎防堵系统、瓦斯过滤干燥系统和瓦斯气体体积数据采集仪；煤样粉碎防堵系统包括密封的粉碎器、与粉碎器连通的集气管和设于集气管内的用于防止煤粉堵塞的防堵机构，粉碎器内设有用于粉碎煤样的粉碎机；瓦斯过滤干燥系统包括密封的集气瓶，集气瓶连通集气管，集气瓶内装有滤液，以过滤来自集气管的瓦斯气体中的煤粉；集气瓶还连通有出气导管，出气导管上沿流向依次设有固体干燥剂和气体流量计，气体流量计与瓦斯气体体积数据采集仪相连。
7.进一步，防堵机构包括防堵撞针，防堵撞针包括中心杆和分布于中心杆表面的外棱，中心杆的一端通过铰链铰接于集气管。
8.进一步，集气管的头部具有两个以上与粉碎器连通的集气通道，集气通道之间连通有联络通道，集气通道内对应设置防堵撞针；铰链穿过联络通道与各防堵撞针的中心杆铰接。
9.进一步，还包括瓦斯气体体积校准系统，瓦斯气体体积校准系统包括密封的校准器，校准器内设有u型管，u型管内装有校准液，u型管的一端与集气瓶的出气导管连通，另一端连通有出气管；u型管内设有用于记录u型管两端液柱高差的电子液位计，电子液位计与瓦斯气体体积数据采集仪相连。
10.进一步，u型管的一端通过进气管与集气瓶的出气导管连通，进气管上设有进气阀；出气管上设有出气阀。
11.进一步，电子液位计和出气管设在u型管的同一端。
12.进一步，集气瓶和出气导管均透明；集气瓶连通有透明的进气导管，进气导管通过密封胶管与集气管连通。
13.进一步，集气管通过螺纹丝扣与粉碎器密封连通。
14.进一步，粉碎器包括粉碎器室和密封覆盖粉碎器室的开口的盖板。
15.本实用新型的有益效果在于：
16.(1)本实用新型通过在集气管内优化设计防堵机构，避免粉碎产生的煤粉粘附在管道内壁造成堵塞，保证粉碎过程中释放的瓦斯气体尽快顺畅进入集气管，降低瓦斯气体损失，提高测试准确性和数据可靠性。
17.(2)本实用新型通过瓦斯过滤干燥系统，去除瓦斯气体中的杂质，提高瓦斯气体纯度，进一步降低测试误差，保证数据可靠，为准确计算煤层的原始瓦斯含量提供有效依据。
18.(3)本实用新型通过瓦斯气体体积校准系统，利用电子液位计记录u型管两端液柱在有无瓦斯气体作用两种状态下的高差变化，配合瓦斯气体体积数据采集仪，计算解吸瓦斯量，与通过气体流量计获取的相关参数进行比对，对其进行校准修正，再次提高数据精准度。
19.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
20.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
21.图1为本实用新型一种煤层粉碎解吸瓦斯防堵及解吸量自动计量装置的结构示意图；
22.图2为防堵机构的结构示意图。
23.附图标记：盖板1、粉碎器室2、集气管3、集气通道3a、联络通道3b、螺纹丝扣4、防堵撞针5、中心杆5a、外棱5b、支撑螺丝6、铰链7、铰链轴7a、铰链杆7b、密封胶管8、进气导管9、集气瓶10、出气导管11、固体干燥剂12、气体流量计13、校准器14、进气管15、进气阀16、电子液位计17、出气阀18、出气管19、数据线20、瓦斯气体体积数据采集仪21。
具体实施方式
24.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说
明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
26.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
27.请参阅图1～图2，为一种煤层粉碎解吸瓦斯防堵及解吸量自动计量装置，包括煤样粉碎防堵系统、瓦斯过滤干燥系统、瓦斯气体体积校准系统和瓦斯气体体积数据采集仪21。
28.煤样粉碎防堵系统包括密封的粉碎器、与粉碎器连通的集气管3和设于集气管3内的用于防止煤粉堵塞的防堵机构，粉碎器内设有用于粉碎煤样的粉碎机。
29.粉碎器包括粉碎器室2和盖板1，盖板1覆盖于粉碎器室2的上端开口，盖板1下表面设有胶垫，便于密封粉碎器室2。集气管3的头部具有两个集气通道3a，两个集气通道3a之间连通有联络通道3b，两个集气通道3a分别通过螺纹丝扣4与粉碎器的盖板1密封相连，并与粉碎器室2连通。
30.防堵机构包括两个防堵撞针5，两个防堵撞针5一一对应设置在集气通道3a内。防堵撞针5包括中心杆5a和分布于中心杆5a表面的外棱5b；两个防堵撞针5的中心杆5a一端分别与铰链7的铰链杆7b铰接，两个防堵撞针5相连的铰链杆7b分别连接有铰链轴7a，两段铰链轴7a穿过联络通道3b相连，铰链杆7b和铰链轴7a形成铰链7，并通过支撑螺丝6固定在集气管3内。
31.瓦斯过滤干燥系统包括密封的集气瓶10，集气瓶10由透明的玻璃制成，集气瓶10连通由透明的玻璃制成的进气导管9，进气导管9通过密封胶管8与集气管3连通；集气瓶10内装有滤液(本实施例中滤液采用水)，以过滤来自集气管3的瓦斯气体中的煤粉等杂质；集气瓶10还连通有由透明的玻璃制成的出气导管11，出气导管11上沿流向依次设有固体干燥剂12和气体流量计13，气体流量计13通过数据线20与瓦斯气体体积数据采集仪21相连。
32.瓦斯气体体积校准系统包括密封的校准器14，校准器14内设有u型管，u型管内装有校准液(本实施例中校准液采用水)，u型管的一端通过进气管15与集气瓶10的出气导管11连通，进气管15上设有进气阀16，另一端连通有出气管19，出气管19上设有出气阀18；u型管内在出气管19所在的同一端设有用于记录u型管两端液柱高差的电子液位计17，电子液位计17通过数据线20与瓦斯气体体积数据采集仪21相连。
33.该装置的工作原理是：
34.利用该装置测试煤样粉碎解吸过程中的可解吸瓦斯含量的方法，包括以下步骤：
35.s1.预准备：
36.煤样制作：根据gb/t23250
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2009中的要求筛选粒度25mm左右的煤样，使用天平称量两份等量的煤样(每份100g～300g)并记录煤样重量；
37.组装装置及检测气密性：组装本装置，密封各管道，检查管道连通情况，打开螺纹丝扣44，向集气管3内注入一定量氮气，氮气沿各管道最终进入校准器14，使得u型管两端液柱具有一定高差，拧上螺纹丝扣44密封集气管3，观察一定时间(如5min)液面是否变化，检测本装置的气密性。
38.s2.分组测试煤样粉碎解吸瓦斯量：
39.将其中一份煤样放入粉碎器室2并用盖板1密封好，打开瓦斯气体体积数据采集仪21读取初值，同时打开进气阀16和出气阀18，待u型管两端液柱稳定后，电子液位计17记录u型管两端液柱高差并传输至瓦斯气体体积数据采集仪21；
40.开启粉碎器室2内的粉碎机粉碎该煤样，粉碎过程中释放出的瓦斯进入集气管3，与此同时，粉碎器在粉碎过程中产生震动，集气管3与之联动震动，防堵撞针5在自身重力作用下与集气管3产生不同频率的上下震动，使得粉碎过程中在瓦斯气体带动下进入集气管3并粘附在集气管3内壁的煤粉脱落回粉碎器，以防堵塞集气管3；集气管3内的瓦斯沿密封胶管8和进气导管9进入集气瓶10，通过集气瓶10内的滤液将瓦斯中含有的煤粉等杂质过滤掉；经过滤的瓦斯沿出气导管11进入固体干燥剂12进行干燥处理，然后通过气体流量计13记录流量数据并传输至瓦斯气体体积数据采集仪2121，获取瓦斯气体体积，计算得出解吸瓦斯量；
41.流经气体流量计13的瓦斯进一步通过进气管15进入校准器14，使得u型管两端液柱高差改变，待稳定后，通过电子液位计17再次记录u型管两端液柱高差并传输至瓦斯气体体积数据采集仪21，通过两次高差变化，计算得出进入校准器14的瓦斯气体体积，与气体流量计13获取的瓦斯气体体积进行对比，最终得出精确的解吸瓦斯量；
42.关闭粉碎机，打开粉碎器，取出粉碎后的煤粉，用60目分样筛对煤粉进行筛分，若95％以上煤粉能通过分样筛，说明本次测试合格；
43.重复以上步骤，测试另一份煤样粉碎解吸瓦斯量。
44.s3.对比分析
45.通过两组相同粒径和重量的煤样进行测试，对比两组煤样粉碎后产生的解吸瓦斯量，若两组测试数据之间误差≤10％，表明两组测试有效，数据合理；若两组测试数据之间误差＞10％，应重新制作煤样进行测试。
46.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。