一种采空区瓦斯浓度区域分布三维实测装置制造方法及图纸

一种采空区瓦斯浓度区域分布三维实测装置，该装置包括采气管、采气控制机构、钢丝绳卷筒、瓦斯流量监测装置和集气装置；所述采气管由多段无缝钢管连接组成，所述采气控制机构连接于采气管上，所述钢丝绳卷筒处于采气管外端口，通过采气管内的钢丝绳与采气控制机构相连，所述瓦斯流量监测装置和集气装置通过管路与采气管相连。监测采空区瓦斯浓度时，将接有采气控制机构的采气管插入钻好的钻孔内，外端口依次连接瓦斯流量监测装置、集气装置，通过采气管内的钢丝绳控制采气控制机构上采气孔的开闭，实现对采空区不同区域瓦斯浓度的测定。本实用新型专利技术可根据采气管在采空区的不同铺设位置，结合采气控制机构，实现对采空区瓦斯浓度的三维实测。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种采空区瓦斯浓度区域分布三维实测装置。
技术介绍
采空区是工作面回采过程中遗煤和冒落的破碎岩石组成的多孔介质空间，采空区瓦斯涌出是工作面乃至整个矿井瓦斯涌出的主要来源之一，约占工作面瓦斯涌出的30％～80％。采空区是煤矿主要的灾害源之一，许多重大事故的发生与采空区有关系，采空区瓦斯问题—流场分布、瓦斯涌出、瓦斯抽采和遗煤自燃的研究一直是国内外学者关注的重点。但由于采空区的复杂特殊性，人员无法进入，目前关于采空区瓦斯分布规律、运移规律的研究大多集中于数值模拟研究，而数值模拟往往与现场采空区实际情况相差较大，这就造成了数值模拟所得结论无法很好指导现场生产。因此，想要有效监测采空区瓦斯浓度分布、变化规律，掌握采空区高浓度瓦斯富集区域、运移规律，研制一种可靠的采空区瓦斯浓度实测设备与实测方法显得尤为重要，这将为煤矿采空区瓦斯治理和采空区瓦斯抽采技术的优化改造提供依据和参考。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有采空区瓦斯浓度实测技术的不足，提供一种采空区瓦斯浓度区域分布三维实测装置与监测方法，实现对采空区瓦斯浓度分布、变化规律的有效监测，为煤矿采空区瓦斯治理和采空区瓦斯抽采技术的优化改造提供依据和参考。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种采空区瓦斯浓度区域分布三维实测装置，该装置包括采气管、采气控制机构、钢丝绳卷筒、瓦斯流量监测装置和集气装置；所述采气管由多段无缝钢管连接组成，所述采气控制机构连接于采气管上，所述钢丝绳卷筒处于采气管外端口，通过采气管内的钢丝绳与采气控制机构相连，所述瓦斯流量监测装置和集气装置通过管路与采气管相连。所述采气管由4m长的无缝钢管连接组成，钢管两端焊接快速接头，钢管之间通过快速接头连接；所述采气管插入采空区一端封闭，另一端依次连接数控瓦斯流量计、抽气泵、集气囊。所述采气控制机构包括采气孔控制装置、管路控制装置，采气孔控制装置和管路控制装置都通过快速接头连接于采气管上。所述采气孔控制装置包括采气孔、滑片、滑槽、细钢丝绳、传动导杆、快速接头，所述滑片为两面均裹有密封橡胶垫的金属薄片，滑片处于滑槽内，与滑槽滑动连接；所述传动导杆与滑片由细钢丝绳连接，通过传动导杆和钢丝绳卷筒移动滑片位置，控制采气孔开闭。所述管路控制装置包括锥形槽、锥形密封塞、滑杆、钢丝绳，所述锥形槽中心有一个圆 孔，且底槽为多孔板；所述滑杆一端与锥形密封塞连接，另一端穿过锥形槽中心的圆孔；所述锥形密封塞外圈设有密封橡胶垫，锥形密封塞压入锥形槽后，橡胶垫与锥形槽面紧密接触实现密封；所述钢丝绳与滑杆相连，通过钢丝绳卷筒和滑杆移动锥形密封塞位置，控制采气管路开闭。所述钢丝绳卷筒处于采气管出气口位置，采气管出气口设有密封盖和密封橡胶垫，钢丝绳穿过密封盖缠绕在钢丝绳卷筒上；所述钢丝绳卷筒上设有带刻度的侧盘和手动摇把，通过手动摇把缠绕钢丝绳时，根据侧盘上的刻度可以控制钢丝绳移动的位移。所述瓦斯流量监测装置为数控瓦斯流量计，所述数控瓦斯流量计通过三通和铜管与采气管连接。所述集气装置为集气囊，所述集气囊通过铜管与抽气泵连接，抽气泵连接于数控瓦斯流量计上。本技术的有益效果：1、本技术可通过在采空区布设采气钻孔，根据采气管在采空区的不同铺设位置，并结合采气控制机构，实现对采空区瓦斯浓度区域分布的三维监测。2、采气管上设有采气控制机构，每根采气管上可设多个采气测点，通过采气管内的钢丝绳控制采气孔的开闭，实现对每个采气测点的单独采气，大大减少了采气钻孔数量，节省了采气管路。3、当煤层厚度较大布置两排或三排采气钻孔时，采气钻孔的布设可采用炮眼布置中的“三花眼”、“三角眼”布置法，并在处于不同层位的采气管上交叉设置测点位置，获得采空区更多位置的瓦斯浓度。附图说明图1是本技术采空区瓦斯浓度区域分布三维实测装置的结构示意图；图2是本技术采空区采气钻孔布置示意图；图3是本技术采气孔控制装置结构示意图；图4是本技术管路控制装置结构示意图；图5是本技术采气孔控制装置、管路控制装置组合关系示意图。图中：1—采气管；2—钢丝绳；3—密封盖；4—钢丝绳卷筒；5—管路开关；6—瓦斯流量计；7—抽气泵；8—集气囊；9—采气控制机构；10—滑槽；11—滑片；12—采气孔；13—快速接头；14—传动导杆；15—锥形密封塞；16—锥形槽；17—滑杆；18—多孔板。具体实施方式下面结合附图，进一步详细说明本专利的具体实施方式。如图1、图3、图4和图5所示，一种采空区瓦斯浓度区域分布三维实测装置，包括采气管1、采气控制机构9、钢丝绳卷筒4、瓦斯流量监测装置6和集气装置8，所述采气管1由多段无缝钢管连接组成，所述采气控制机构9连接于采气管1上，所述钢丝绳卷筒5处于采 气管1外端口，通过采气管1内的钢丝绳2与采气控制机构9相连，所述瓦斯流量监测装置6和集气装置8通过管路与采气管1相连。所述采气管1由4m长的无缝钢管连接组成，钢管两端焊接快速接头13，钢管之间通过快速接头13连接；所述采气管1插入采空区一端封闭，另一端依次连接数控瓦斯流量计6、抽气泵7、集气囊8。所述采气控制机构9包括采气孔控制装置9a、9b和管路控制装置9c，采气孔控制装置9a、9b和管路控制装置9c都通过快速接头13连接于采气管1上。所述采气孔控制装置9a、9b包括采气孔12、滑片11、滑槽10、细钢丝绳2a、传动导杆14、快速接头13，所述滑片11为两面均裹有密封橡胶垫的金属薄片，滑片11处于滑槽10内，与滑槽10滑动连接；所述传动导杆14与滑片11由细钢丝绳2a连接，通过传动导杆14和钢丝绳卷筒4移动滑片11位置，控制采气孔12开闭。所述管路控制装置9c包括锥形槽16、锥形密封塞15、滑杆17、钢丝绳2c，所述锥形槽16中心有一个圆孔，且底槽为多孔板18；所述滑杆17一端与锥形密封塞15连接，另一端穿过锥形槽16中心的圆孔；所述锥形密封塞15外圈设有密封橡胶垫，锥形密封塞15压入锥形槽16后，橡胶垫与锥形槽面紧密接触实现密封；所述钢丝绳2c与滑杆17相连，通过钢丝绳卷筒4和滑杆17移动锥形密封塞15位置，控制采气管路开闭。钢丝绳卷筒4处于采气管1出气口位置，采气管1出气口设有密封盖3和密封橡胶垫，钢丝绳2b、2c穿过密封盖3缠绕在钢丝绳卷筒4上；所述钢丝绳卷筒4上设有带刻度的侧盘和手动摇把，通过手动摇把缠绕钢丝绳2b、2c时，根据侧盘上的刻度可以控制钢丝绳2b、2c移动的位移。所述瓦斯流量监测装置为数控瓦斯流量计6，所述数控瓦斯流量计6通过三通和铜管与采气管1连接。所述集气装置为集气囊8，所述集气囊8通过铜管与抽气泵7连接，抽气泵7连接于数控瓦斯流量计6上。监测采空区瓦斯浓度分布时，首先沿工作面推进反向方向在采空区距工作面10m的位置布置第一排采气钻孔，从回风平巷向采空区打水平钻孔，钻孔深度视工作面长度而定，一般比工作面长度小15m左右。采气钻孔之间的水平间距为15m，钻孔在沿水平方向上的数量视采空区具体情况而定，一般钻设5-6个，使采气钻孔分布于采空区的自然堆积区、载荷影响区。在竖直方向上，根据煤层厚度、围岩性质等不同情况可布置一排、两排或三排采气钻孔。当煤厚小于2m时，可布置单排采气钻孔；当煤厚为2～4m时，可布置双排采气钻孔；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采空区瓦斯浓度区域分布三维实测装置，该装置包括采气管、采气控制机构、钢丝绳卷筒、瓦斯流量监测装置和集气装置；所述采气管由多段无缝钢管连接组成，所述采气控制机构连接于采气管上，所述钢丝绳卷筒处于采气管外端口，通过采气管内的钢丝绳与采气控制机构相连，所述瓦斯流量监测装置和集气装置通过管路与采气管相连。

【技术特征摘要】
1.一种采空区瓦斯浓度区域分布三维实测装置，该装置包括采气管、采气控制机构、钢丝绳卷筒、瓦斯流量监测装置和集气装置；所述采气管由多段无缝钢管连接组成，所述采气控制机构连接于采气管上，所述钢丝绳卷筒处于采气管外端口，通过采气管内的钢丝绳与采气控制机构相连，所述瓦斯流量监测装置和集气装置通过管路与采气管相连。2.根据权利要求1所述的一种采空区瓦斯浓度区域分布三维实测装置，其特征在于：所述采气管由4m长的无缝钢管连接组成，钢管两端焊接快速接头，钢管之间通过快速接头连接；所述采气管插入采空区一端封闭，另一端依次连接数控瓦斯流量计、抽气泵、集气囊。3.根据权利要求1所述的一种采空区瓦斯浓度区域分布三维实测装置，其特征在于：所述采气控制机构包括采气孔控制装置、管路控制装置，采气孔控制装置和管路控制装置都通过快速接头连接于采气管上。4.根据权利要求3所述的一种采空区瓦斯浓度区域分布三维实测装置，其特征在于：所述采气孔控制装置包括筛孔、滑片、滑槽、细钢丝绳、传动导杆、快速接头，所述滑片为两面均裹有密封橡胶垫的金属薄片，滑片处于滑槽内，与滑槽滑动连接；所述传动导杆与滑片由细钢丝绳连接，通过传动导杆和钢丝绳卷筒移动滑片位...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪宝，张欢，琚楠松，郭旭阳，王飞虎，胡桂林，李伟，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11