【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿瓦斯测量，涉及一种内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定装置及方法。
技术介绍
1、目前井下瓦斯参数测定最为便捷、快速的为dgc瓦斯含量测定装置，而对于煤层瓦斯压力、钻孔初始流量及其需要通过前述参数间接计算的透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数均采用较为传统的方法先测定煤层瓦斯压力，待测定结束后人工计算其他参数。其中，传统的煤层瓦斯压力测定方法有两种，一种为主动测压法，另一种为被动测压法，被动测压法时间周期较长，主动测压法无法较为准确预计充入气体的量导致测定周期和测定准确性存在未知性，两种瓦斯压力测定方法前期均需投入大量人力和物力进行注浆封孔等工作，待压力测定结束后再安装流量表观测钻孔瓦斯流量随时间变化值，整个工作周期进一步加长。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术针对现有技术的不足，提供一种内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定装置及方法。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定装置，包括充气装置、测量装置、封孔气囊以及两个钢管；
4、所述充气装置通过高压软管与封孔气囊连接，所述封孔气囊设于煤层钻孔中，通过充气将钻孔一端封住，使钻孔内形成封闭气室；两个钢管的一端均设有单向阀，且该端从钻孔外穿过封孔气囊伸入封闭气室中，两个钢管的另一端通过高压软管连通，形成与封闭气室单向连通的u形通道，所述测量装置设于连通两个钢管的高压软管上，用于检测瓦斯流量与压力；
5、煤体解吸至封闭气室内的游离瓦
6、进一步，所述测量装置包括存储式压力表、多通道参数测定仪、数显系统；所述存储式压力表、多通道参数测定仪均设于高压软管上，分别用于u形通道内的检测瓦斯压力与流量；所述存储式压力表、与多通道参数测定仪均与数显系统连接，通过数显系统记录和显示检测结果。
7、进一步，所述封孔气囊在钻孔内至少设有2个。
8、进一步，连通两个钢管的高压软管上还设有阀门，用于控制u形通道的开闭。
9、一种内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定方法，包括如下步骤：
10、第一步，施工煤层瓦斯参数测定钻孔：测压钻孔施工孔径、孔深均按照标准《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》确定；
11、第二步，安装上述的内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定装置：待煤层瓦斯参数测定钻孔施工完毕后，将未充气的封孔气囊与钢管下放至钻孔内部，预留封闭气室长度不小于2m；
12、第三步，装置连接：将充气装置与封孔气囊上的高压软管连接，将两个钢管通过高压软管连通，同时在两个钢管之间的高压软管上安装测量装置；
13、第四步，封孔气囊充气：打开充气装置为封孔气囊充气，将钻孔封堵，形成封闭气室；
14、第五步，数据自动观测统计：打开多通道参数测定仪、存储式压力表，测量装置进行数据自动观测与统计；
15、第六步，煤层瓦斯参数测定及获取：在游离瓦斯在钢管内不断内循环流动直至瓦斯压力达到平衡的过程中，测量系统内瓦斯压力不断趋于稳定，最终存储式压力表所记录的稳定压力值即为目标区域煤层瓦斯压力，与此同时，多通道参数测定仪自动记录不同时间对应的瞬时瓦斯流量，当流量不断衰减为零时自动停止记录，按照钻孔瓦斯内循环自平衡过程中流量衰减模型进行数据拟合，然后可得到钻孔瓦斯流量衰减系数α和钻孔初始瓦斯流量q0；然后根据煤层透气性系数计算方法，计算得到煤层透气性系数。
16、进一步，钻孔瓦斯内循环自平衡过程中流量衰减模型如下：
17、qt＝ξ·q0·e-αt
18、其中，qt为经t时间后的钻孔瓦斯流量，m3/min；α为钻孔瓦斯流量衰减系数，d-1；q0为钻孔初始瓦斯流量，m3/min；t为时间，d；ξ为模型修正系数。
19、进一步，钻孔瓦斯内循环自平衡过程中流量衰减模型的获取方法为：在相同煤层赋存瓦斯的区域分别测定自然状态下的流量衰减规律和钻孔瓦斯内循环自平衡过程中流量衰减规律，对比两个流量衰减规律之间的关系，得到模型修正系数ξ，从而将模型修正系数ξ代入已知的自然状态下衰减模型中，修正得到钻孔瓦斯内循环自平衡过程中流量衰减模型。
20、本专利技术的有益效果在于：
21、(1)本专利技术通过建立单向u形通道，利用煤体瓦斯不断解吸，在钻孔有u形通道之间形成的瓦斯压力梯度，使得解吸出的游离瓦斯不断沿u形通道内循环流动，直至循环流动瓦斯压力达到煤层瓦斯解吸平衡压力，从而测得煤层瓦斯压力。
22、(2)本专利技术以已知的自然状态下衰减模型为基础，通过修正得到钻孔瓦斯内循环自平衡过程中流量衰减模型，结合多通道参数测定仪、存储式压力表等自动测量手段，实现煤层瓦斯压力、钻孔初始瓦斯涌出量、钻孔瓦斯流量衰减系数、煤层透气性系数的一体化快速测定。
23、(3)本专利技术中的装置可以重复使用，节约了煤层瓦斯参数测定成本，同时由于为封闭式测量，可有效防止测量过程中，钻孔瓦斯涌出较大时引起的报警超限问题。
24、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
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1.一种内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定装置，其特征在于：包括充气装置、测量装置、封孔气囊以及两个钢管；
2.根据权利要求1所述的内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定装置，其特征在于：所述测量装置包括存储式压力表、多通道参数测定仪、数显系统；所述存储式压力表、多通道参数测定仪均设于高压软管上，分别用于U形通道内的检测瓦斯压力与流量；所述存储式压力表、与多通道参数测定仪均与数显系统连接，通过数显系统记录和显示检测结果。
3.根据权利要求1所述的内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定装置，其特征在于：所述封孔气囊在钻孔内至少设有2个。
4.根据权利要求1所述的内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定装置，其特征在于：连通两个钢管的高压软管上还设有阀门，用于控制U形通道的开闭。
5.一种内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定方法，其特征在于：钻孔瓦斯内循环自平衡过程中流量衰减模型如下：
7.根据权利要求6所述的内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定方法，其特征在于，钻孔
...【技术特征摘要】
1.一种内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定装置，其特征在于：包括充气装置、测量装置、封孔气囊以及两个钢管；
2.根据权利要求1所述的内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定装置，其特征在于：所述测量装置包括存储式压力表、多通道参数测定仪、数显系统；所述存储式压力表、多通道参数测定仪均设于高压软管上，分别用于u形通道内的检测瓦斯压力与流量；所述存储式压力表、与多通道参数测定仪均与数显系统连接，通过数显系统记录和显示检测结果。
3.根据权利要求1所述的内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定装置，其特征在于：所述封孔气囊在钻孔内至少设有2个。
4.根据权利要求1所述的内循环自平衡式煤层瓦斯参数测定装置，其特征在于：连通两个钢管的高...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙永新，张宏杰，马凯，金元甲，马钱钱，赵凯凯，史永涛，张亚洲，张颖异，姚鹏飞，
申请(专利权)人：山西天地王坡煤业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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