一种钻孔瓦斯涌出初速度测量方法技术

本发明专利技术公开了一种钻孔瓦斯涌出初速度测量方法，涉及煤矿安全领域。该方法先利用钻机和空心钻杆向煤体内打钻，钻进到预定深度前1m时，停止钻进1min，读取数据后再钻进到预定深度。通过瓦斯涌出量测试仪测量进入钻孔的进风风量Q、压力P及钻孔出口内侧瓦斯浓度n，再利用数学公式即可计算单位时间钻孔瓦斯涌出量及瓦斯涌出初速度。与现有技术相比，该方法操作简单可靠，对正常生产干扰小，有利于减小突出事故发生的概率，提高矿井的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔瓦斯涌出初速度测量方法
本专利技术涉及煤矿安全领域，具体说是一种钻孔瓦斯涌出初速度的测量方法。
技术介绍
钻孔瓦斯涌出初速度是预测煤层突出危险性的重要指标之一，它指的是在打钻结束后，马上进行封孔，测定封闭段中涌出的最大瓦斯量，其原理基于突出煤和非突出煤在瓦斯解吸量和解吸速度上的差异，突出煤瓦斯解吸量大，初始瓦斯解吸速度快，解吸量随时间的衰减速度也快。钻孔瓦斯涌出初速度的大小取决于煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力、煤的破坏程度、物理力学性质等因素，即它几乎反映了决定煤层突出危险性的全部因素，是用于煤矿井下工作面预测煤与瓦斯突出危险或防突措施效果检验的一项重要指标，是经过国内外广大煤炭科技人员经过长期的研究和试验得出的。目前的现场采用的钻孔瓦斯涌出初速度测量方法：用电煤钻或风煤钻带动螺旋钻杆，在煤层中钻进42mm钻孔，每钻进1m或钻进到预定深度，退出钻杆，送入封孔器，用打气筒充气封孔，然后用流量计测定打钻结束后2min时规定长度钻孔的瓦斯流量。该方法存在问题：现场实施起来操作难度较大，每钻进1m需要重复一次退钻、封孔、读表、再送钻杆，过程非常繁琐。同时这一操作流程往往在2min内完成不了，且人为影响因素较多，以致影响钻孔瓦斯涌出初速度测定的准确性，从而影响工作面煤与瓦斯突出危险性的评定，给煤矿生产带来安全隐患和安全威胁。
技术实现思路
技术问题:本专利技术的目的是要克服现有技术中的不足之处，提出一种钻孔瓦斯涌出初速度测量方法，以解决目前钻孔瓦斯涌出初速度测量过程繁琐，操作难度大，不准确的问题。技术方案：本专利技术的钻孔瓦斯涌出初速度测量方法，采用钻机、空心钻杆和瓦斯涌出量测试仪，在瓦斯涌出量测试仪内装有空气流量器和压力传感器，并外接有瓦斯浓度传感器，初速度测量方法的步骤如下：a.将井下压风接入瓦斯涌出量测试仪的入口处，空气从瓦斯涌出量测试仪的出口出来后经过风量调节阀门及管路接入钻机中，通过管路及空心钻杆，并最终在钻头处释放进入钻孔内；b.将瓦斯浓度传感器放在靠近钻孔出口处，并将压力传感器输出接入瓦斯涌出量测试仪中；c.利用钻机和空心钻杆向煤体内打钻，按常规排渣及压风排瓦斯，钻进到预定深度前1m时，停止钻进1分钟，保持钻机继续空转排渣及压风排瓦斯；d.通过瓦斯涌出量测试仪时实测量进入钻孔的进风风量Q、压力P及孔口内侧的瓦斯浓度n，利用数学模型计算单位时间钻孔瓦斯涌出量；式中：Q空——等效风量；Q——传感器所测风量；P——传感器所测压力；n——传感器所测瓦斯浓度；P0——大气压；a——煤层气成分中CH4占比，若煤层涌出气体都为CH4，则a取1；Q瓦——孔内纯瓦斯涌出量。e.继续向前钻进1m到预定深度后，重复步骤d，得到孔内纯瓦斯涌出量Q’瓦，Q’瓦与Q瓦差值即为钻孔的瓦斯涌出初速度。通过控制风量调节阀门的进风量可使瓦斯浓度n处于计算瓦斯涌出量的最佳范围。有益效果：本专利技术利用钻机和空心钻杆向煤体内打钻，每钻进1m或钻进到预定深度前1m时，停止钻进1min，但是钻机继续空转排渣并继续用压风排瓦斯。瓦斯涌出量测试仪内有空气流量和压力传感器，并具有外接瓦斯浓度传感器的功能，此时通过瓦斯涌出量测试仪测量进入钻孔的进风风量Q、压力P及钻孔出口内侧瓦斯浓度n。利用数学公式计算单位时间钻孔瓦斯涌出量及瓦斯涌出初速度，其中瓦斯涌出初速度等于一个钻孔内连续的两次钻孔瓦斯涌出量的差值。与现有技术相比，不需要停钻、退钻杆、封孔及人工读表等过程，操作简单，可以实现连续自动记录瓦斯涌出相关参数，数据准确，大幅提高了突出煤层掘进工作面突出瓦斯预测的速度和精度，减小了突出事故发生的概率，提高了矿井的安全性。其优点：可连续自动记录瓦斯涌出量，测量瓦斯涌出初速度的精度高，速度快，对正常生产干扰小。在本
内具有广泛的实用性。附图说明图1是本专利技术的现场实施布置图。图中，1－钻机；2－瓦斯涌出量测试仪；3－瓦斯浓度传感器；4－压风入口；5－风量调节阀；6－空心钻杆；7－煤体。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一个实施例作进一步的描述：本专利技术的钻孔瓦斯涌出初速度测量方法，包括采用钻机1、空心钻杆6和瓦斯涌出量测试仪2，所述的瓦斯涌出量测试仪2内装有空气流量器和压力传感器，并外接有瓦斯浓度传感器3，该瓦斯涌出初速度测量方法：在煤体7中，先利用钻机1和空心钻杆6向煤体内打钻，再通过测量瓦斯涌出量测试仪2通过的风量Q、压力P以及钻孔出口处混合气体的瓦斯浓度n，并利用数学公式即可计算单位时间钻孔瓦斯涌出量和钻孔瓦斯涌出初速度。瓦斯涌出初速度测量的具体步骤：1.将井下压风接入瓦斯涌出量测试仪2的入口4处，空气从瓦斯涌出量测试仪2的出口出来后经过风量调节阀门5及管路接入钻机中，通过管路及空心钻杆6，并最终在钻头处释放进入钻孔内，空气流动方向如附图中点画线所示；2.将瓦斯浓度传感器3放在靠近钻孔出口处，并将传感器输出接入瓦斯涌出量测试仪2中，如附图所示；3.在煤体7中，利用钻机1和空心钻杆6向煤体内打钻，此时调节阀门5，使风量调节到最大，钻进到预定深度前1m时，停止钻进1分钟，但是钻机继续空转排渣并继续利用压风排瓦斯；4.利用瓦斯涌出量测试仪2测量通过的风量Q、绝对压力P及出口混气瓦斯浓度n，此时通过调节阀门5，使得瓦斯浓度n处于计算瓦斯涌出量的最佳范围；5.瓦斯涌出量测试仪2内依据下式计算并显示出孔内纯瓦斯涌出量；式中：Q空——等效风量；Q——传感器所测风量；P——传感器所测压力；n——传感器所测瓦斯浓度；P0——大气压；a——煤层气成分中CH4占比，若煤层涌出气体都为CH4，则a取1；Q瓦——孔内纯瓦斯涌出量。6.继续向前钻进到预定深度后，重复步骤4和5，得到孔内纯瓦斯涌出量Q’瓦，Q’瓦与Q瓦差值即为钻孔的瓦斯涌出初速度；上述实施例仅为本专利技术的一种形式，对于实际实施中的测试仪布置方式、位置，及信号传输和计算方法不具有限制意义。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻孔瓦斯涌出初速度测量方法，采用钻机(1)、空心钻杆(6)和瓦斯涌出量测试仪(2)，在瓦斯涌出量测试仪(2)内装有空气流量器和压力传感器，并外接有瓦斯浓度传感器(3)，其特征在于：a.将井下压风接入瓦斯涌出量测试仪(2)的入口(4)处，空气从瓦斯涌出量测试仪(2)的出口出来后经过风量调节阀门(5)及管路接入钻机中，通过管路及空心钻杆(6)，并最终在钻头处释放进入钻孔内；b.将瓦斯浓度传感器(3)放在靠近钻孔出口处，并将压力传感器输出接入瓦斯涌出量测试仪(2)中；c.利用钻机(1)和空心钻杆(6)向煤体内打钻，按常规排渣及压风排瓦斯，钻进到预定深度前1m时，停止钻进1分钟，保持钻机继续空转排渣及压风排瓦斯；d.通过瓦斯涌出量测试仪(2)时实测量进入钻孔的进风风量Q、压力P及孔口内侧的瓦斯浓度n，利用数学模型计算单位时间钻孔瓦斯涌出量；式中：Q空——等效风量；Q——传感器所测风量；P——传感器所测压力；n——传感器所测瓦斯浓度；P0——大气压；a——煤层气成分中CH4占比，若煤层涌出气体都为CH4，则a取1；Q瓦——孔内纯瓦斯涌出量。e.继续向前钻进1m到预定深度后，重复步骤d，得到孔内纯瓦斯涌出量Q’瓦，Q’瓦与Q瓦差值即为钻孔的瓦斯涌出初速度。...

【技术特征摘要】
1.一种钻孔瓦斯涌出初速度测量方法，采用钻机(1)、空心钻杆(6)和瓦斯涌出量测试仪(2)，在瓦斯涌出量测试仪(2)内装有空气流量器和压力传感器，并外接有瓦斯浓度传感器(3)，其特征在于：a.将井下压风接入瓦斯涌出量测试仪(2)的入口(4)处，空气从瓦斯涌出量测试仪(2)的出口出来后经过风量调节阀门(5)及管路接入钻机中，通过管路及空心钻杆(6)，并最终在钻头处释放进入钻孔内；b.将瓦斯浓度传感器(3)放在靠近钻孔出口处，并将压力传感器输出接入瓦斯涌出量测试仪(2)中；c.利用钻机(1)和空心钻杆(6)向煤体内打钻，按常规排渣及压风排瓦斯，钻进到预定深度前1m时，停止钻进1分钟，保持钻机继续空转排渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾慧霖，王恩元，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32