一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置及方法，将巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置置于顺层钻孔内，完成对钻孔瓦斯涌出速度的测量，并绘制钻孔瓦斯涌出速度与对应的顺层钻孔深度的关系曲线，即可精准测定巷道预排瓦斯等值宽度，该方法充分考虑煤层瓦斯压力、瓦斯含量、地应力、埋深、煤的透气性等因素，利用瓦斯涌出速度与巷道预排瓦斯等值宽度的正相关，测定巷道预排瓦斯等值宽度精度更高、速度更快，且与煤矿瓦斯治理常识相符，具有测试时间短、精度高、操作简便等优点，使测定结果能够指导煤矿现场瓦斯灾害治理。果能够指导煤矿现场瓦斯灾害治理。果能够指导煤矿现场瓦斯灾害治理。

【技术实现步骤摘要】
一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置及方法


[0001]本专利技术属于瓦斯涌出量预测及瓦斯抽采
，特别提供了一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置及方法。

技术介绍

[0002]巷道预排瓦斯等值宽度是煤巷掘完之后一定时间点由煤壁垂直往里不再向巷道排放瓦斯的深度，是重要的煤层瓦斯基础数据，广泛应用于煤矿工作面的瓦斯涌出量预测、瓦斯抽采达标评判中煤量和残余瓦斯含量、突出煤层预抽回采工作面区域防突措施效果检验中残余瓦斯含量和残余瓦斯含量等的计算。我国煤矿采用的《矿井瓦斯涌出量预测方法》(AQ1018
‑
2006)、《综合机械化放顶煤工作面瓦斯涌出量预测方法》(NB/T10364
‑
2019)、《预抽回采工作面瓦斯区域防突措施效果检验方法》(MT/T1037
‑
2019)、《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》等国家标准、规范均需用到巷道预排瓦斯等值宽度，且优先采用矿井实测资料确定，准确的巷道预排瓦斯等值宽度对于煤矿瓦斯防治有着至关重要的作用。而巷道预排瓦斯等值宽度与煤层瓦斯压力、地应力、瓦斯含量、埋深、煤的透气性、排放时间等因素有直接关系是行业共识，而现阶段巷道预排瓦斯等值宽度的取值主要依靠相近煤质的经验值或经验公式计算的方式给出，从而导致瓦斯涌出量预测、煤层瓦斯抽采及防突措施效果检验等计算时结果与实际相差较大，直接影响煤矿安全和社会稳定。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置及方法，能够精准测定巷道预排瓦斯等值宽度，具有测试时间短、精度高、操作简便等优点，并在原始的煤层瓦斯压力、瓦斯含量、地应力、埋深、煤的透气性等现场条件下测定，从而使测定结果能够指导煤矿现场瓦斯灾害治理。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置，装配于煤层巷道内，包括测量管、封孔胶囊、导流管、流量计、矿井压风系统连接管路、充气管、三通阀、三通和压力表，所述导流管固定安装于测量管的一端，所述封孔胶囊固定安装于测量管的一端外壁，且封孔胶囊与导流管位于测量管的同一端，所述流量计装配于测量管的另一端，所述三通的三端分别与压力表、三通阀的一端和封孔胶囊连接，且三通与三通阀之间连接有充气管，所述三通阀的另两端分别连接到矿井压风系统连接管路和大气端，且矿井压风系统连接管路与矿井压风系统相连。
[0005]进一步地，所述煤层巷道的巷道帮部施工有顺层钻孔，且测量管、封孔胶囊和导流管位于顺层钻孔内，所述顺层钻孔位于封孔胶囊内侧的空间为测量气室，且测量气室的长度与导流管的长度相同，长度为0.25m～1m。
[0006]进一步地，所述测量管与测量管、测量管与流量计、测量管与导流管均通过插接式接头连接，且插接式接头上设置有密封圈。
[0007]进一步地，所述导流管的前端为封闭盲端，所述导流管的管壁轴向和环向开设有
导流孔，导流孔的数量为5～10个。
[0008]进一步地，所述测量管与导流管均为镀锌钢管，所述充气管采用软性材料制作。
[0009]一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定方法，使用上述提出的一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置，具体包括以下步骤：
[0010]a、根据煤层巷道煤壁暴露时间确定煤巷顺层钻孔施工位置，并垂直巷道帮部施工一组顺层钻孔；
[0011]b、在顺层钻孔施工过程中，每次钻进一定钻进距离后，撤出钻杆；
[0012]c、将封孔胶囊、充气管、三通阀、三通、矿井压风系统连接管路相连接，使三通阀保持矿井压风系统连接管路关闭、充气管与大气端联通，在封孔胶囊包裹的测量管的前端安装导流管；
[0013]d、将封孔胶囊、充气管、导流管依靠测量管放入顺层钻孔，测量管无法继续深入即导流管前端封闭盲端已到达顺层钻孔孔底时，在测量管外端连接流量计；
[0014]e、调节三通阀，关闭大气端，令矿井压风系统连接管路与充气管联通，利用矿井压风系统使封孔胶囊充气至预定数值，封孔胶囊膨胀将顺层钻孔密闭，利用流量计测定气体流量，得出钻孔瓦斯涌出速度q；
[0015]f、调节三通阀，关闭矿井压风系统连接管路，充气管与大气端联通，对封孔胶囊进行放气，封孔胶囊松弛后取出巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置；
[0016]g、在当前顺层钻孔中，重复c、d、e、f步骤，直至钻孔瓦斯涌出速度q不随顺层钻孔深度变化；
[0017]h、将钻孔瓦斯涌出速度q与对应的顺层钻孔深度画出关系曲线，从而得出基于钻孔瓦斯涌出速度q的巷道预排瓦斯等值宽度L
q
。
[0018]进一步地，在步骤a中，所述煤层巷道包括实体煤掘进巷道或回采煤巷，所述回采煤巷包括回风巷、进风巷和回采工作面，且回风巷和进风巷位于回采工作面的两端，所述巷道帮部设有巷道实体帮，且巷道实体帮包括巷道顶板和巷道底板，所述巷道的两侧均为实体煤；
[0019]在实体煤掘进巷道掘进期间，顺层钻孔设置于实体煤掘进巷道的巷道帮部；
[0020]在回采工作面回采期间，顺层钻孔分别设置于回风巷和进风巷的巷道帮部，多个所述顺层钻孔可同时作业。
[0021]进一步地，在步骤a中，所述顺层钻孔的施工位置选择在无断层、褶曲等大型地质构造以及无明显裂隙赋存的煤体区域，宜选择在矿井现有开拓范围内埋深较大、煤壁暴露时间较短的区域；
[0022]所述一组顺层钻孔的数量不少于2个，钻孔间距D不小于2m，顺层钻孔布置于巷道实体帮中部；
[0023]所述顺层钻孔为水平或上向顺层钻孔，采用干式钻进工艺，顺层钻孔直径为42mm～133mm。
[0024]进一步地，在步骤b中，所述一定钻进距离为测量气室长度l，由导流管长度精确控制，导流管的长度介于0.25m～1m之间，且长度可控。
[0025]进一步地，在步骤b中，所述顺层钻孔钻进的钻进速度保持一致，钻进速度为0.5～2m/min。
[0026]使用本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术提供了一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置及方法，充分考虑煤层瓦斯压力、瓦斯含量、地应力、埋深、煤的透气性等因素，利用瓦斯涌出速度与巷道预排瓦斯等值宽度的正相关，测定巷道预排瓦斯等值宽度精度更高、速度更快，且与煤矿瓦斯治理常识相符，具有测试地点可控可调，测试时间短、测试精度高、操作简便等优点，使测定结果能够指导煤矿现场瓦斯灾害治理。
附图说明
[0028]图1为本专利技术巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置的示意图。
[0029]图2为本专利技术实体煤掘进巷道预排瓦斯带宽度测定示意图。
[0030]图3为本专利技术顺层钻孔布置剖面图。
[0031]图4为本专利技术回采工作面巷道预排瓦斯带宽度测定示意图。
[0032]图5为本专利技术实施例三中钻孔瓦斯涌出速度q与钻孔深度的关系曲线。
[0033]图6为本专利技术实施例四中回风巷上的钻孔瓦斯涌出速度q与钻孔深度的关系曲线。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置，装配于煤层巷道内，其特征在于：包括测量管(401)、封孔胶囊(402)、导流管(404)、流量计(405)、矿井压风系统连接管路(406)、充气管(407)、三通阀(408)、三通(409)和压力表(410)，所述导流管(404)固定安装于测量管(401)的一端，所述封孔胶囊(402)固定安装于测量管(401)的一端外壁，且封孔胶囊(402)与导流管(404)位于测量管(401)的同一端，所述流量计(405)装配于测量管(401)的另一端，所述三通(409)的三端分别与压力表(410)、三通阀(408)的一端和封孔胶囊(402)连接，且三通(409)与三通阀(408)之间连接有充气管(407)，所述三通阀(408)的另两端分别连接到矿井压风系统连接管路(406)和大气端，且矿井压风系统连接管路(406)与矿井压风系统相连。2.根据权利要求1中所述的一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置，其特征在于：所述煤层巷道的巷道帮部(2)施工有顺层钻孔(4)，且测量管(401)、封孔胶囊(402)和导流管(404)位于顺层钻孔(4)内，所述顺层钻孔(4)位于封孔胶囊(402)内侧的空间为测量气室(403)，且测量气室(403)的长度与导流管(404)的长度相同，长度为0.25m～1m。3.根据权利要求1中所述的一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置，其特征在于：所述测量管(401)与测量管(401)、测量管(401)与流量计(405)、测量管(401)与导流管(404)均通过插接式接头连接，且插接式接头上设置有密封圈。4.根据权利要求1中所述的一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置，其特征在于：所述导流管(404)的前端为封闭盲端，所述导流管(404)的管壁轴向和环向开设有导流孔，导流孔的数量为5～10个。5.根据权利要求1中所述的一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置，其特征在于：所述测量管(401)与导流管(404)均为镀锌钢管，所述充气管(407)采用软性材料制作。6.一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定方法，使用如权利要求2所述的一种巷道预排瓦斯等值宽度精准测定装置，具体包括以下步骤：a、根据煤层巷道煤壁暴露时间确定煤巷顺层钻孔施工位置，并垂直巷道帮部(2)施工一组顺层钻孔(4)；b、在顺层钻孔(4)施工过程中，每次钻进一定钻进距离后，撤出钻杆；c、将封孔胶囊(402)、充气管(407)、三通阀(408)、三通(409)、矿井压风系统连接管路(406)相连接，使三通阀(408)保持矿井压风系统连接管路(406)关闭、充气管(407)与大气端联通，在封孔胶囊(402)包裹的测量管(401)的前端安装导流管(404)；d、将...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳增，许幸福，曹垚林，刘伯伟，郭重威，韩兵，邹永洺，薛伟超，王春光，黄鹤，唐辉，苏伟伟，汪开旺，高中宁，石永生，
申请(专利权)人：中煤科工集团沈阳研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：