[发明专利]微负压抽气式煤层瓦斯井下粉碎解吸量测定方法与装置

说明书

本发明涉及一种微负压抽气式煤层瓦斯井下粉碎解吸量测定方法与装置，属于煤层瓦斯含量测定领域。该方法通过在煤样粉碎过程中利用抽气泵提供微负压环境，并在粉碎后持续抽吸至煤样粉碎腔体内瓦斯浓度低于0.1％的技术手段，有效避免各种因为无法实现绝对密封而导致的粉碎量测定出现误差的现实问题；该装置包括煤样粉碎装置以及通过抽气泵与其项链的解吸仪，利用抽气泵在粉碎过程中对煤样粉碎装置提供微负压环境，并抽取煤样粉碎装置内瓦斯，根据进入解吸仪内的混合气体瓦斯浓度和混合气体体积对解吸瓦斯量进行计算，可保证煤样粉碎阶段瓦斯解吸量的计算准确。

技术领域

本发明属于煤样瓦斯含量测定领域，涉及一种微负压抽气式煤层瓦斯井下粉碎解吸量测定方法与装置。

背景技术

煤层瓦斯含量是掌握煤层瓦斯赋存规律、摸清矿井瓦斯灾害危险程度的重要指标，煤层瓦斯含量参数测定已成为高瓦斯和突出矿井工作面瓦斯抽采达标评判、工作面消除突出危险性评价的重要手段。目前煤层瓦斯含量测定方法有直接法和间接法两种。间接法测定涉及参数较多，瓦斯压力的测定和相关参数的选取影响计算结果的准确性。瓦斯含量井下直接法测定主要包括测量并计算煤样瓦斯损失量、煤样瓦斯解吸量和粉碎瓦斯解吸量三部分，其中煤样瓦斯损失量和煤样瓦斯解吸量需要在井下直接测量，而煤样粉碎瓦斯解吸量测定目前却只能将煤样运送到地面实验室进行粉碎测量，导致煤层瓦斯含量直接测定过程时间较长，严重影响了抽采达标评判、消突效果评价等作业循环的工作效率。因此，煤层瓦斯含量直接测定法是实现全部过程井下直接测量、数据井下自动上传成为解决问题的关键，也是煤矿灾害防治智能化、自动化的必然需求。

煤样瓦斯的粉碎量实现在井下直接测定，能解决瓦斯含量井下直接测定的延时问题，从而实现一站式测量，大大减少误差。由于煤样粉碎过程中，粉碎机要求高转速(10000r/min)运转，一直不能满足井下粉碎过程中需要本安防爆的特殊条件，同时，煤样粉碎过程中需要保证粉碎腔的绝对密封，这些都成为关键问题，也已成为煤层瓦斯含量井下直接测定过程中的最后一公里的痛点和难点。现有的井下技术条件，在粉碎机高速旋转时，粉碎腔不可能做到完全密封，煤样瓦斯的粉碎量测定往往会出现较大的误差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微负压抽气式煤层瓦斯井下粉碎解吸量测定方法与装置，利用抽气泵创造煤样粉碎装置的微负压环境，从而不需要过度密封即可解决井下瓦斯粉碎解吸量测定过程中粉碎机高速旋转且需要绝对密封的重大关键问题，提高煤层瓦斯含量井下直接测定工作的效率和自动化水平。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种微负压抽气式煤层瓦斯井下粉碎解吸量测定方法，包括以下步骤：

采用煤样粉碎装置粉碎煤样，利用抽气泵对煤样粉碎装置进行微负压抽气引流，使得粉碎解吸出的瓦斯气体在微负压引流作用下进入解吸仪内部的储气罐；煤样粉碎停止后，继续通过抽气泵对煤样粉碎装置进行微负压抽气引流，直至煤样粉碎装置内瓦斯浓度低于0.1％。

可选的，还包括煤样粉碎前准备，启动煤样粉碎装置之前，将煤样粉碎装置通过抽气泵与解吸仪相连，并检查气密性。

可选的，粉碎室内瓦斯浓度低于0.1％时，测得解吸仪储气罐内瓦斯混合气体体积V，记录解吸仪储气罐气压P、解吸仪储气罐摄氏温度t、解吸仪储气罐内瓦斯浓度C，打开煤样粉碎装置测得煤样粉碎装置煤样重量W，瓦斯粉碎解吸量Q_粉碎＝[V×P/P₀×T₀/(T₀+t)×C]/W；其中，P₀为标准大气压，101325Pa；T₀为标准开尔文温度，273K。

可选的，利用抽气泵对煤样粉碎装置进行微负压抽气引流过程中，抽气泵工作状态下压差保持在10Pa。

一种微负压抽气式煤层瓦斯井下粉碎解吸量测定装置，包括煤样粉碎装置，所述煤样粉碎装置通过抽气泵连接至解析仪。