煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，包括瓦斯抽采实验室模拟装置、瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟装置和数据采集传输系统，瓦斯抽采实验室模拟装置包括有机玻璃管、进气系统和抽气系统，有机玻璃管上设有进气孔、出气孔和多个漏气测量孔，漏气测量孔上连接有漏气测量管；瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟装置包括第二真空泵、三通管、第一四通管和第二四通管；数据采集传输系统包括计算机、微控制器模块和RS‑485通信电路模块。本发明专利技术还公开了一种煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟方法。本发明专利技术设计新颖合理，实现方便，为研制瓦斯抽采钻孔漏气位置检测装置提供了可靠的依据，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤矿瓦斯抽采
，具体涉及一种煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统及方法。
技术介绍
煤层瓦斯抽采是防治煤与瓦斯突出的主要技术措施之一，在国内外突出矿井中得到了广泛应用。煤层瓦斯抽采效果不仅取决于煤层瓦斯生成及赋存条件，而且决定于瓦斯抽采工程质量。我国目前大多矿井瓦斯抽采量不达标，究其原因除了煤层瓦斯基础工作做得不够、抽放瓦斯方法选择不当外，瓦斯抽采钻孔封孔效果满足不了工程要求也是一个重要原因，因此封孔效果与质量检测是煤层瓦斯抽采的关键。但是，现有技术中还缺乏结构简单、设计新颖合理、使用操作方便、实用性强的瓦斯抽采钻孔漏气位置检测装置。而为了研制出合适的瓦斯抽采钻孔漏气位置检测装置，首先就需要在实验室内进行研究，为抽采钻孔的轴向瓦斯运移规律研究、合理封孔深度和封孔方法、提高抽采效率研究提供理论和现实依据，为瓦斯抽采提供保障；但是，现有技术中，还缺乏切实可行的在实验室内进行煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测的模拟系统和方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、实现方便、为研制瓦斯抽采钻孔漏气位置检测装置提供了可靠的依据、实用性强、使用效果好、便于推广使用的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：包括瓦斯抽采实验室模拟装置、瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟装置和数据采集传输系统，所述瓦斯抽采实验室模拟装置包括用于模拟瓦斯抽采钻孔的有机玻璃管、进气系统和抽气系统，所述有机玻璃管的一端连接有第一堵头，所述有机玻璃管的另一端连接有第二堵头，所述有机玻璃管上靠近第一堵头的部分设置有进气孔，所述有机玻璃管上靠近第二堵头的部分设置有出气孔，所述有机玻璃管上位于进气孔与出气孔之间的部分均匀设置有多个漏气测量孔，所述漏气测量孔上连接有漏气测量管，所述漏气测量管上连接有漏气开关阀门；所述进气系统包括瓦斯气体瓶和缓冲袋，所述缓冲袋上连接有稀释阀门，所述缓冲袋的进气口通过第一进气管与瓦斯气体瓶的出气口连接，所述瓦斯气体瓶的出气口上连接有瓦斯气体瓶开关阀，所述第一进气管上设置有瓦斯调压阀门、第一压力传感器和进气阀门，所述缓冲袋的出气口通过第二进气管与进气孔连接，所述第二进气管上通过第三进气管连接有进气取样袋，所述第三进气管上设置有进气取样阀门，所述进气取样袋上连接有进气瓦斯传感器；所述抽气系统包括第一真空泵，所述第一真空泵的进气口通过第一抽气管与出气孔连接，所述第一抽气管上设置有第二压力传感器，所述第一真空泵的出气口通过第二抽气管连接有抽气取样袋，所述第二抽气管上设置有抽气取样阀门，所述抽气取样袋上连接有抽气瓦斯传感器；所述瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟装置包括第二真空泵、三通管、第一四通管和第二四通管；所述第一四通管的第一个连接端口与第二堵头连接，所述第一四通管的第二个连接端口通过第一连接管与第二真空泵连接，所述第一四通管的第三个连接端口上连接有密封塞，所述第一四通管的第三个连接端口与第一个连接端口相对设置，所述第二四通管的第一个连接端口上连接有穿过密封塞伸入第一四通管内并伸入有机玻璃管内的探测管，所述第二四通管的第二个连接端口上连接有第三压力传感器，所述第二四通管的第三个连接端口通过第二连接管与所述第一四通管的第四个连接端口连接，所述第二四通管的第四个连接端口上连接有漏气检测阀门，且通过第三连接管与三通管的第一个连接端口连接，所述三通管的第二个连接端口上连接有针筒，所述三通管的第三个连接端口上通过第四连接管连接有漏气检测瓦斯传感器；所述数据采集传输系统包括计算机、微控制器模块和与微控制器模块相接且用于与计算机连接并通信的RS-485通信电路模块，所述进气瓦斯传感器的输出端、抽气瓦斯传感器的输出端和漏气检测瓦斯传感器的输出端，以及第一压力传感器的输出端、第二压力传感器的输出端和第三压力传感器的输出端均与微控制器模块的输入端连接，所述微控制器模块的输出端接有用于接通或断开第一真空泵的供电回路的第一继电器和用于接通或断开第二真空泵的供电回路的第二继电器，所述第一继电器串联在第一真空泵的供电回路中，所述第二继电器串联在第二真空泵的供电回路中。上述的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：所述漏气开关阀门、稀释阀门、进气阀门、进气取样阀门、抽气取样阀门、漏气检测阀门和瓦斯调压阀门均为电磁阀，所述微控制器模块的输出端接有多个第一电磁阀驱动器、第二电磁阀驱动器、第三电磁阀驱动器、第四电磁阀驱动器、第五电磁阀驱动器、第六电磁阀驱动器和第七电磁阀驱动器，多个所述漏气开关阀门分别与多个第一电磁阀驱动器的输出端连接，所述稀释阀门与第二电磁阀驱动器的输出端连接，所述进气阀门与第三电磁阀驱动器的输出端连接，所述进气取样阀门与第四电磁阀驱动器的输出端连接，所述抽气取样阀门与第五电磁阀驱动器的输出端连接，所述漏气检测阀门与第六电磁阀驱动器的输出端连接，所述瓦斯调压阀门与第七电磁阀驱动器的输出端连接。上述的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：所述第二堵头上设置有螺纹孔，所述第一四通管的第一个连接端口上设置有外螺纹且通过螺纹连接到所述螺纹孔中的方式与第二堵头螺纹连接。上述的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：所述第二四通管的第二个连接端口内设置有内螺纹，所述第三压力传感器螺纹连接在第二四通管的第二个连接端口上。上述的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：所述第二连接管为软管。上述的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：所述微控制器模块为单片机。本专利技术还公开了一种方法步骤简单、实现方便的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、对有机玻璃管进行抽真空，具体过程为：保持多个漏气开关阀门、稀释阀门、进气阀门、进气取样阀门和漏气检测阀门均为关闭状态，所述微控制器模块通过第五电磁阀驱动器驱动抽气取样阀门打开，并控制第一继电器接通第一真空泵的供电回路，第一真空泵启动，对有机玻璃管进行抽真空，所述第二压力传感器对第一抽气管内的压力进行实时检测并将检测到的压力传输给微控制器模块，微控制器模块将其接收到的压力与预先设定的抽真空的负压阈值相比较，当其接收到的压力达到抽真空的负压阈值时，微控制器模块通过第五电磁阀驱动器驱动抽气取样阀门关闭，并控制第一继电器断开第一真空泵的供电回路，第一真空泵停止抽真空，微控制器模块将此时第二压力传感器检测到的压力记为F0并通过RS-485通信电路模块传输给计算机进行显示和存储；步骤二、往有机玻璃管内冲入瓦斯气体，具体过程为：打开瓦斯气体瓶开关阀，所述微控制器模块通过第七电磁阀驱动器驱动瓦斯调压阀门打开，对瓦斯气体瓶内输出的瓦斯气体压力进行调节，第一压力传感器对进入第一进气管内的瓦斯气体压力进行实时检测并将检测到的瓦斯气体压强传输给微控制器模块，微控制器模块将其接收到的瓦斯气体压力与大气压力相比较，当瓦斯气体压力与大气压力相等后，所述微控制器模块通过第三电磁阀驱动器驱动进气阀门打开，通过第二电磁阀驱动器驱动稀释阀门本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：包括瓦斯抽采实验室模拟装置、瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟装置和数据采集传输系统，所述瓦斯抽采实验室模拟装置包括用于模拟瓦斯抽采钻孔的有机玻璃管(1)、进气系统和抽气系统，所述有机玻璃管(1)的一端连接有第一堵头(5‑1)，所述有机玻璃管(1)的另一端连接有第二堵头(5‑2)，所述有机玻璃管(1)上靠近第一堵头(5‑1)的部分设置有进气孔(2)，所述有机玻璃管(1)上靠近第二堵头(5‑2)的部分设置有出气孔(4)，所述有机玻璃管(1)上位于进气孔(2)与出气孔(4)之间的部分均匀设置有多个漏气测量孔(3)，所述漏气测量孔(3)上连接有漏气测量管(34)，所述漏气测量管(34)上连接有漏气开关阀门(35)；所述进气系统包括瓦斯气体瓶(6)和缓冲袋(10)，所述缓冲袋(10)上连接有稀释阀门(11)，所述缓冲袋(10)的进气口通过第一进气管(7)与瓦斯气体瓶(6)的出气口连接，所述瓦斯气体瓶(6)的出气口上连接有瓦斯气体瓶开关阀(51)，所述第一进气管(7)上设置有瓦斯调压阀门(52)、第一压力传感器(8)和进气阀门(9)，所述缓冲袋(10)的出气口通过第二进气管(36)与进气孔(2)连接，所述第二进气管(36)上通过第三进气管(37)连接有进气取样袋(14)，所述第三进气管(37)上设置有进气取样阀门(12)，所述进气取样袋(14)上连接有进气瓦斯传感器(13)；所述抽气系统包括第一真空泵(17)，所述第一真空泵(17)的进气口通过第一抽气管(16)与出气孔(4)连接，所述第一抽气管(16)上设置有第二压力传感器(15)，所述第一真空泵(17)的出气口通过第二抽气管(38)连接有抽气取样袋(20)，所述第二抽气管(38)上设置有抽气取样阀门(19)，所述抽气取样袋(20)上连接有抽气瓦斯传感器(21)；所述瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟装置包括第二真空泵(33)、三通管(30)、第一四通管(22)和第二四通管(24)；所述第一四通管(22)的第一个连接端口与第二堵头(5‑2)连接，所述第一四通管(22)的第二个连接端口通过第一连接管(32)与第二真空泵(33)连接，所述第一四通管(22)的第三个连接端口上连接有密封塞(23)，所述第一四通管(22)的第三个连接端口与第一个连接端口相对设置，所述第二四通管(24)的第一个连接端口上连接有穿过密封塞(23)伸入第一四通管(22)内并伸入有机玻璃管(1)内的探测管(25)，所述第二四通管(24)的第二个连接端口上连接有第三压力传感器(26)，所述第二四通管(24)的第三个连接端口通过第二连接管(27)与所述第一四通管(22)的第四个连接端口连接，所述第二四通管(24)的第四个连接端口上连接有漏气检测阀门(28)，且通过第三连接管(53)与三通管(30)的第一个连接端口连接，所述三通管(30)的第二个连接端口上连接有针筒(29)，所述三通管(30)的第三个连接端口上通过第四连接管(39)连接有漏气检测瓦斯传感器(31)；所述数据采集传输系统包括计算机(40)、微控制器模块(41)和与微控制器模块(41)相接且用于与计算机(40)连接并通信的RS‑485通信电路模块(42)，所述进气瓦斯传感器(13)的输出端、抽气瓦斯传感器(21)的输出端和漏气检测瓦斯传感器(31)的输出端，以及第一压力传感器(8)的输出端、第二压力传感器(15)的输出端和第三压力传感器(26)的输出端均与微控制器模块(41)的输入端连接，所述微控制器模块(41)的输出端接有用于接通或断开第一真空泵(17)的供电回路的第一继电器(43)和用于接通或断开第二真空泵(33)的供电回路的第二继电器(44)，所述第一继电器(43)串联在第一真空泵(17)的供电回路中，所述第二继电器(44)串联在第二真空泵(33)的供电回路中。...

【技术特征摘要】
1.一种煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：包括瓦斯抽采实验室模拟装置、瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟装置和数据采集传输系统，所述瓦斯抽采实验室模拟装置包括用于模拟瓦斯抽采钻孔的有机玻璃管(1)、进气系统和抽气系统，所述有机玻璃管(1)的一端连接有第一堵头(5-1)，所述有机玻璃管(1)的另一端连接有第二堵头(5-2)，所述有机玻璃管(1)上靠近第一堵头(5-1)的部分设置有进气孔(2)，所述有机玻璃管(1)上靠近第二堵头(5-2)的部分设置有出气孔(4)，所述有机玻璃管(1)上位于进气孔(2)与出气孔(4)之间的部分均匀设置有多个漏气测量孔(3)，所述漏气测量孔(3)上连接有漏气测量管(34)，所述漏气测量管(34)上连接有漏气开关阀门(35)；所述进气系统包括瓦斯气体瓶(6)和缓冲袋(10)，所述缓冲袋(10)上连接有稀释阀门(11)，所述缓冲袋(10)的进气口通过第一进气管(7)与瓦斯气体瓶(6)的出气口连接，所述瓦斯气体瓶(6)的出气口上连接有瓦斯气体瓶开关阀(51)，所述第一进气管(7)上设置有瓦斯调压阀门(52)、第一压力传感器(8)和进气阀门(9)，所述缓冲袋(10)的出气口通过第二进气管(36)与进气孔(2)连接，所述第二进气管(36)上通过第三进气管(37)连接有进气取样袋(14)，所述第三进气管(37)上设置有进气取样阀门(12)，所述进气取样袋(14)上连接有进气瓦斯传感器(13)；所述抽气系统包括第一真空泵(17)，所述第一真空泵(17)的进气口通过第一抽气管(16)与出气孔(4)连接，所述第一抽气管(16)上设置有第二压力传感器(15)，所述第一真空泵(17)的出气口通过第二抽气管(38)连接有抽气取样袋(20)，所述第二抽气管(38)上设置有抽气取样阀门(19)，所述抽气取样袋(20)上连接有抽气瓦斯传感器(21)；所述瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟装置包括第二真空泵(33)、三通管(30)、第一四通管(22)和第二四通管(24)；所述第一四通管(22)的第一个连接端口与第二堵头(5-2)连接，所述第一四通管(22)的第二个连接端口通过第一连接管(32)与第二真空泵(33)连接，所述第一四通管(22)的第三个连接端口上连接有密封塞(23)，所述第一四通管(22)的第三个连接端口与第一个连接端口相对设置，所述第二四通管(24)的第一个连接端口上连接有穿过密封塞(23)伸入第一四通管(22)内并伸入有机玻璃管(1)内的探测管(25)，所述第二四通管(24)的第二个连接端口上连接有第三压力传感器(26)，所述第二四通管(24)的第三个连接端口通过第二连接管(27)与所述第一四通管(22)的第四个连接端口连接，所述第二四通管(24)的第四个连接端口上连接有漏气检测阀门(28)，且通过第三连接管(53)与三通管(30)的第一个连接端口连接，所述三通管(30)的第二个连接端口上连接有针筒(29)，所述三通管(30)的第三个连接端口上通过第四连接管(39)连接有漏气检测瓦斯传感器(31)；所述数据采集传输系统包括计算机(40)、微控制器模块(41)和与微控制器模块(41)相接且用于与计算机(40)连接并通信的RS-485通信电路模块(42)，所述进气瓦斯传感器(13)的输出端、抽气瓦斯传感器(21)的输出端和漏气检测瓦斯传感器(31)的输出端，以及第一压力传感器(8)的输出端、第二压力传感器(15)的输出端和第三压力传感器(26)的输出端均与微控制器模块(41)的输入端连接，所述微控制器模块(41)的输出端接有用于接通或断开第一真空泵(17)的供电回路的第一继电器(43)和用于接通或断开第二真空泵(33)的供电回路的第二继电器(44)，所述第一继电器(43)串联在第一真空泵(17)的供电回路中，所述第二继电器(44)串联在第二真空泵(33)的供电回路中。2.按照权利要求1所述的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：所述漏气开关阀门(35)、稀释阀门(11)、进气阀门(9)、进气取样阀门(12)、抽气取样阀门(19)、漏气检测阀门(28)和瓦斯调压阀门(52)均为电磁阀，所述微控制器模块(41)的输出端接有多个第一电磁阀驱动器(45)、第二电磁阀驱动器(46)、第三电磁阀驱动器(47)、第四电磁阀驱动器(48)、第五电磁阀驱动器(49)、第六电磁阀驱动器(50)和第七电磁阀驱动器(18)，多个所述漏气开关阀门(35)分别与多个第一电磁阀驱动器(45)的输出端连接，所述稀释阀门(11)与第二电磁阀驱动器(46)的输出端连接，所述进气阀门(9)与第三电磁阀驱动器(47)的输出端连接，所述进气取样阀门(12)与第四电磁阀驱动器(48)的输出端连接，所述抽气取样阀门(19)与第五电磁阀驱动器(49)的输出端连接，所述漏气检测阀门(28)与第六电磁阀驱动器(50)的输出端连接，所述瓦斯调压阀门(52)与第七电磁阀驱动器(18)的输出端连接。3.按照权利要求1所述的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：所述第二堵头(5-2)上设置有螺纹孔，所述第一四通管(22)的第一个连接端口上设置有外螺纹且通过螺纹连接到所述螺纹孔中的方式与第二堵头(5-2)螺纹连接。4.按照权利要求1所述的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：所述第二四通管(24)的第二个连接端口内设置有内螺纹，所述第三压力传感器(26)螺纹连接在第二四通管(24)的第二个连接端口上。5.按照权利要求1所述的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：所述第二连接管(27)为软管。6.按照权利要求1所述的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统，其特征在于：所述微控制器模块(41)为单片机。7.一种利用如按照权利要求2所述的煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统进行煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、对有机玻璃管(1)进行抽真空，具体过程为：保持多个漏气开关阀门(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天军，宋爽，李树刚，张超，包若羽，王乾，张磊，尚宏波，魏文伟，董晓刚，石涛，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61