固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置制造方法及图纸

固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置，包括测定管、涡街流量计、封孔气囊、防爆显示仪和充气泵，测定管前后两端均通透，封孔气囊固定设在测定管前端部外圆周上，涡街流量计安装在测定管上的后部，充气泵设置在防爆显示仪内部，防爆显示仪上设有瓦斯涌出流量显示屏和气囊压力显示屏，涡街流量计通过数据线与防爆显示仪连接，封孔气囊的后侧通过高压软管与充气泵连接，高压软管上设有邻近测定管前端的阀门，气泵压力显示屏的监测端连接在高压软管上。本实用新型专利技术原理科学，结构简单，便于操作，测定数据较为转，可以为观测瓦斯涌出规律提供参照，对煤矿防治瓦斯突出，保障矿井安全生产具有一定的意义和实际价值。

【技术实现步骤摘要】
固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置
本技术属于煤矿瓦斯治理
，具体涉及一种固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置。
技术介绍
钻孔瓦斯涌出初速度q指在煤层内打Φ42mm、以3.5m钻孔长度为初始长度，用气囊封孔器封孔并保证气室长度1m，每次增加1m孔长，根据需要增加至10m左右，在封孔后2min时测定的经导气管流出的瓦斯涌出初速度。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，测定的钻孔瓦斯涌出初速度(q值)较高。钻孔瓦斯涌出初速度值取决于煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力、煤的破坏类型、煤的物理力学性质、煤层地应力大小等因素,是国内外广泛应用于预测煤矿采掘工作面煤与瓦斯突出危险，防突措施效果检验的一项重要局部指标，是经过国内外广大煤炭科技人员经过长期理论研究和工程实践得出的可靠预测指标。目前，现场采用的测量钻孔瓦斯涌出初速度方法是在煤层中打钻，每钻进1m或钻进到预定深度，退出钻杆，保证气室长度1m，按照需要封孔长度，安装并送入封孔器，用打气筒充气封孔，用流量计测定规定钻孔长度的瓦斯涌出初速度。整个过程需要在打钻结束后2min内完成。现场实施过程中需要人工携带多节观测管到工作面，需要携带打气筒，需要根据瓦斯涌出大小更换孔板或其他量程的流量计，携带与操作不够方便，影响测量效率。
技术实现思路
本技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置，本技术采用固定封孔长度，改变气室长度，减少了接长封孔器这一步骤，能够减少测定管的使用量；配以智能型瓦斯涌出初速度测定装置，用涡街流量计代替孔板流量计，减少了更换孔板的步骤，智能化程度较高，读数精确；用电动充气泵代替人工打气，打气时间短，气压稳定，为瓦斯涌出初速度测定在2min内完成提供了保障。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置，包括测定管、涡街流量计、封孔气囊、防爆显示仪和充气泵，测定管前后两端均通透，封孔气囊固定设在测定管前端部外圆周上，涡街流量计安装在测定管上的后部，充气泵设置在防爆显示仪内部，防爆显示仪上设有瓦斯涌出流量显示屏和气囊压力显示屏，涡街流量计通过数据线与防爆显示仪连接，封孔气囊的后侧通过高压软管与充气泵连接，高压软管上设有邻近测定管前端的阀门，气泵压力显示屏的监测端连接在高压软管上。测定管外圆周在封孔气囊的前侧和后侧分别设有前导套和后导套；封孔气囊在未充气时的外径小于前导套和后导套的外径，前导套的前端与测定管前端齐平，前导套的前端与测定管前端外圆设有前细后粗的圆锥形导向结构，前导套后侧与封孔气囊前侧之间、后导套前侧与封孔气囊后侧之间均具有膨胀预留间隙。测定管的外壁上部沿长度方向设有一根保护管，后导套上沿长度方向开设有用于穿过保护管的穿孔，高压软管穿设在保护管内。测定管的长度为3.5-4m，测定管的外径22mm，测定管内径15mm，前导套和后导套的外径为40mm，封孔气囊的长度为50cm。采用上述技术方案，本技术固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置的测定方法，包括以下步骤：（1）在掘进工作面，顺煤层方向，在距巷道帮0.5m处打一个平行于掘进方向，直径为42mm，孔深为4m的钻孔；（2）打钻完成后立即将测定管前端的封孔气囊伸入到钻孔内，前导套和后导套沿钻孔内壁向前移动，钻杆伸入到钻孔内3m后停止，打开充气泵的开关，设定充气压力为0.2MPa，用充气泵为封孔气囊充气，圆筒形的封孔气囊膨胀后外壁与钻孔内壁顶压接触，关闭阀门，从而对钻孔进行封孔，封孔气囊前端与钻孔底部形成长度为1m的气室；（3）涡街流量计位于钻孔的孔口外部，打开涡街流量计的开关，观察防爆显示仪上的瓦斯涌出流量显示屏显示的读数，在2min内测定瓦斯涌出初速度值q0；（4）打开阀门，封孔气囊放气后马上向后抽出测定管和封孔气囊，继续在该钻孔向前钻进1m，重复步骤（2），封孔气囊前端与钻孔底部形成长度为2m的气室，再重复步骤（3），测得2m气室长度的瓦斯涌出初速度值qb，将测得的数据与数值模拟的瓦斯涌出临界值进行比较，看该区域是否具有突出危险性；（5）重复步骤（4）的操作方式，对钻孔逐次进行钻进来增加气室长度，气室长度依次由2m增加为3m、4m、5m、6m、7m和8m；逐个测量气室内的瓦斯涌出初速度值qb，每次测定的瓦斯涌出初速度值qb分别与对应气室长度的数值模拟的瓦斯涌出临界值进行对比；若未超出临界值，代表该测定区域没有突出危险性，一旦瓦斯涌出初速度超过对应的瓦斯涌出临界值，则代表该区域有突出危险性。数值模拟的瓦斯涌出临界值的确定方法为：钻孔的孔口到气室后端的长度3m固定，气室长度随钻孔深度变化，每次气室长度增长1m；所测定钻孔的瓦斯涌出初速度，既包括新钻进1m长度的瓦斯涌出初速度，又包括之前气室长度的瓦斯涌出速度，之前气室长度的瓦斯涌出速度随时间呈现负的幂指数逐渐衰减；被测量气室长度的瓦斯涌出初速度qb为新钻进长度与原有钻进长度的叠加值；钻孔的瓦斯涌出初速度衰减系数是表示钻孔瓦斯涌出速度随时间延长呈衰减趋势的变化系数，选择有代表性的掘进工作面，按照规定打直径为42mm钻孔，测定其初始瓦斯涌出初速度q0，经过时间t后测量其流量qt，然后按照下式计算：式中：β——钻孔瓦斯涌出速度衰减系数，min-1；q0——钻孔初始瓦斯涌出初速度，L/min；qt——经过t时间的单位钻孔瓦斯涌出速度，L/min；t——时间，min；由钻孔瓦斯涌出速度衰减系数的计算公式可知，测量出钻孔初始瓦斯涌出初速度及随后某一时间的瓦斯涌出速度便可计算β值；在掘进工作面的煤层内打钻4m后，在距离钻孔孔口3m处封孔，保持1m气室长度；首先，打钻后立即测量出q1作为基准，然后，定时Δt测量钻孔瓦斯涌出速度并记录数据，Δt为打一个钻孔和测量瓦斯涌出初速度所用的时间，得出单位钻孔瓦斯涌出速度随时间的变化数据，根据钻孔自然瓦斯涌出速度测定数组，用回归分析求出1m长度气室的钻孔瓦斯涌出速度衰减系数；采用回归分析方法，可得出钻孔瓦斯涌出速度衰减系数β及qt随t的变化规律，绘制单位气室长度的瓦斯涌出速度衰减曲线，单位气室长度为1m；封孔长度固定，变化长度气室内的瓦斯涌出初速度qb为各单位长度气室的累加求和，即：式中：qi——单位气室瓦斯涌出速度；l——所测定气室长度，m；保持3m封孔长度固定，每Δt时间得出测量数据，由以上公式可计算出固定气室长度内瓦斯涌出速度随钻进长度的变化数据，如表1所示。表1.固定气室长度瓦斯涌出初速度推算公式综上所述，固定气室长度的瓦斯涌出初速度qb可表示为:l=1时，q1=q0l≧2时，将数据进行拟合，即可得出固定气室长度的瓦斯涌出初速度qb随气室长度的变化趋势。采用上述技术方案，本技术根据《防治煤与瓦斯突出细则》，测定q值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置，其特征在于：包括测定管、涡街流量计、封孔气囊、防爆显示仪和充气泵，测定管前后两端均通透，封孔气囊固定设在测定管前端部外圆周上，涡街流量计安装在测定管上的后部，充气泵设置在防爆显示仪内部，防爆显示仪上设有瓦斯涌出流量显示屏和气囊压力显示屏，涡街流量计通过数据线与防爆显示仪连接，封孔气囊的后侧通过高压软管与充气泵连接，高压软管上设有邻近测定管前端的阀门，气泵压力显示屏的监测端连接在高压软管上。/n

【技术特征摘要】
1.固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置，其特征在于：包括测定管、涡街流量计、封孔气囊、防爆显示仪和充气泵，测定管前后两端均通透，封孔气囊固定设在测定管前端部外圆周上，涡街流量计安装在测定管上的后部，充气泵设置在防爆显示仪内部，防爆显示仪上设有瓦斯涌出流量显示屏和气囊压力显示屏，涡街流量计通过数据线与防爆显示仪连接，封孔气囊的后侧通过高压软管与充气泵连接，高压软管上设有邻近测定管前端的阀门，气泵压力显示屏的监测端连接在高压软管上。


2.根据权利要求1所述的固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置，其特征在于：测定管外圆周在封孔气囊的前侧和后侧分别设有前导套和后导套；封孔气囊在未充气时的外径小于前导...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，张明杰，李哲，张洪雨，熊俊杰，华敬涛，李文福，龚泽，刘宽小，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南;41