DGC型瓦斯含量直接測定裝置技術(shù)原理組成及操作方法(培訓(xùn)版)

1、dgcdgc型瓦斯含量直接測定裝置技術(shù)原理、型瓦斯含量直接測定裝置技術(shù)原理、組成及操作方法組成及操作方法交流內(nèi)容交流內(nèi)容內(nèi)容注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)操作方法操作方法dgcdgc組成組成前言前言技術(shù)原理技術(shù)原理1 前前 言言技術(shù)來源技術(shù)來源dgcdgc型瓦斯含量直接測定裝置是我國型瓦斯含量直接測定裝置是我國“十五十五”、“十一五十一五”等系列科技攻關(guān)成果，由煤炭科學(xué)研究總院重慶研究等系列科技攻關(guān)成果，由煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院研制并具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。經(jīng)鑒定達(dá)到了國際領(lǐng)院研制并具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。經(jīng)鑒定達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，申請(qǐng)專利先水平，申請(qǐng)專利5 5項(xiàng)，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1 1項(xiàng)、國家

2、標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)、國家標(biāo)準(zhǔn)1 1項(xiàng)項(xiàng)。瓦斯含量瓦斯含量定義定義在自然條件下（一般指標(biāo)準(zhǔn)狀況下），單位質(zhì)量或單位在自然條件下（一般指標(biāo)準(zhǔn)狀況下），單位質(zhì)量或單位體積煤體中所含有的瓦斯量，單位為體積煤體中所含有的瓦斯量，單位為m m/t/t或或m m/m/m。簡簡 介介dgcdgc型瓦斯含量直接測定裝置是用于煤層瓦斯含量、可解型瓦斯含量直接測定裝置是用于煤層瓦斯含量、可解吸瓦斯含量測定的成套實(shí)驗(yàn)裝備，分為井下部分和地面吸瓦斯含量測定的成套實(shí)驗(yàn)裝備，分為井下部分和地面部分，地面需建立專門的實(shí)驗(yàn)室。部分，地面需建立專門的實(shí)驗(yàn)室。用用 途途直接、準(zhǔn)確測定煤層瓦斯含量，用于礦井采掘部署、開直接、準(zhǔn)確測定煤層瓦斯含量

3、，用于礦井采掘部署、開拓延伸設(shè)計(jì)、煤層瓦斯賦存規(guī)律研究、瓦斯涌出量預(yù)測拓延伸設(shè)計(jì)、煤層瓦斯賦存規(guī)律研究、瓦斯涌出量預(yù)測、瓦斯抽采效果評(píng)價(jià)、煤層氣資源評(píng)價(jià)、突出危險(xiǎn)性區(qū)、瓦斯抽采效果評(píng)價(jià)、煤層氣資源評(píng)價(jià)、突出危險(xiǎn)性區(qū)域預(yù)測及區(qū)域驗(yàn)證等方面。域預(yù)測及區(qū)域驗(yàn)證等方面。依依 據(jù)據(jù)由煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院和沈陽研究院共同由煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院和沈陽研究院共同制定的國家標(biāo)準(zhǔn)制定的國家標(biāo)準(zhǔn)煤層瓦斯含量井下直接測定方法煤層瓦斯含量井下直接測定方法（gb/t 23250-2009gb/t 23250-2009）。）。22 技術(shù)原理技術(shù)原理直接法直接法煤層瓦斯壓力煤層瓦斯壓力煤層瓦斯含量煤層瓦斯含量間接

4、法間接法 2現(xiàn)場井下直接測定現(xiàn)場井下直接測定煤層瓦斯壓力、取煤層瓦斯壓力、取煤樣（全層樣）實(shí)煤樣（全層樣）實(shí)驗(yàn)室測定煤的吸附驗(yàn)室測定煤的吸附常數(shù)、工業(yè)分析等常數(shù)、工業(yè)分析等指標(biāo)，根據(jù)朗格繆指標(biāo)，根據(jù)朗格繆爾方程進(jìn)行瓦斯含爾方程進(jìn)行瓦斯含量的計(jì)算。量的計(jì)算。通過測定或推算一定通過測定或推算一定質(zhì)量的煤芯（井下定質(zhì)量的煤芯（井下定點(diǎn)采?。┰谟邢迺r(shí)間點(diǎn)采取）在有限時(shí)間內(nèi)所解吸出的所有瓦內(nèi)所解吸出的所有瓦斯在標(biāo)況下的體積，斯在標(biāo)況下的體積，可得到單位質(zhì)量煤芯可得到單位質(zhì)量煤芯所解吸出的瓦斯含量，所解吸出的瓦斯含量，即為煤層瓦斯含量。即為煤層瓦斯含量。 直接法優(yōu)點(diǎn)：克服了間接法測定費(fèi)時(shí)、工程量大、受地質(zhì)

5、條件限制等缺陷，可大量布置測定，測定速度快、準(zhǔn)確度高（技術(shù)方法本身。大量布點(diǎn)控制） 。粉碎前自然解粉碎前自然解吸瓦斯量吸瓦斯量 （w2）常壓吸附瓦斯量常壓吸附瓦斯量（wcwc）dgcdgc裝置技術(shù)裝置技術(shù)原理原理 常壓下不可解，常壓下不可解，對(duì)突出沒有貢獻(xiàn)，對(duì)突出沒有貢獻(xiàn)，也無法抽采利用。也無法抽采利用。瓦斯含量直瓦斯含量直接法測定準(zhǔn)接法測定準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。確性的關(guān)鍵。損失瓦斯含量損失瓦斯含量（w1w1）包含井下常包含井下常壓解吸量壓解吸量（w21）和）和地面常壓解地面常壓解吸量吸量w22）粉碎自然解吸瓦粉碎自然解吸瓦斯量斯量 （w3） 采用粉碎采用粉碎方式加速方式加速瓦斯解吸瓦斯解吸dgc裝置

6、測裝置測定技術(shù)工藝定技術(shù)工藝損失瓦斯含量損失瓦斯含量（w1）：）：測定煤樣測定煤樣初始解吸速度、初始解吸速度、損失時(shí)間，采損失時(shí)間，采用瓦斯解吸模型用瓦斯解吸模型推算得到推算得到 。粉碎前自然解吸瓦粉碎前自然解吸瓦斯量斯量 （w2）：）：常壓常壓下井下解吸儀測定下井下解吸儀測定井下解吸量（井下解吸量（w21）和地面解吸儀測和地面解吸儀測定解吸量（定解吸量（w22）。）。粉碎自然解吸瓦粉碎自然解吸瓦斯量斯量 （w3）：）：采用采用粉碎機(jī)粉碎煤樣加速粉碎機(jī)粉碎煤樣加速瓦斯解吸，用地面解瓦斯解吸，用地面解吸儀測定在粉碎過程吸儀測定在粉碎過程瓦斯解吸量（瓦斯解吸量（w3）。）。常壓吸附瓦斯量常壓吸附瓦

7、斯量（wc）：）：采用采用a、b吸附常數(shù)、工業(yè)吸附常數(shù)、工業(yè)分析等指標(biāo)應(yīng)用分析等指標(biāo)應(yīng)用朗格繆爾方程朗格繆爾方程進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算。取樣方式、取樣損失時(shí)間與煤樣保質(zhì)間的關(guān)系：取樣粒徑取樣方式、取樣損失時(shí)間與煤樣保質(zhì)間的關(guān)系：取樣粒徑較大（如采用取芯管取樣），瓦斯解吸速度慢，可允許取較大（如采用取芯管取樣），瓦斯解吸速度慢，可允許取樣時(shí)間（損失時(shí)間）較長；若取樣粒徑較?。ㄈ绮捎脡猴L(fēng)樣時(shí)間（損失時(shí)間）較長；若取樣粒徑較?。ㄈ绮捎脡猴L(fēng)引射裝置取樣），瓦斯解吸速度快，則要求取樣時(shí)間（損引射裝置取樣），瓦斯解吸速度快，則要求取樣時(shí)間（損失時(shí)間）要小。這兩種方式滿足取樣要求。失時(shí)間）要小。這兩種方式滿足取

8、樣要求。3 dgc裝置組成裝置組成dgc裝置裝置井下取芯井下取芯系統(tǒng)系統(tǒng)井下解吸井下解吸系統(tǒng)系統(tǒng)地面瓦斯地面瓦斯解吸系統(tǒng)解吸系統(tǒng)稱重稱重系統(tǒng)系統(tǒng)粉碎解吸粉碎解吸系統(tǒng)系統(tǒng)水分測定水分測定系統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)系統(tǒng) 本套設(shè)備的安裝主要為地面實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，地面實(shí)驗(yàn)室需要面積為20m2左右的地面平房地面平房，內(nèi)部需經(jīng)過簡單裝修，配有空調(diào)或暖氣、水池、兩個(gè)高度為0.8m和一個(gè)高度為0.4m的鐵質(zhì)或固定試驗(yàn)平臺(tái)。配備220v和380v電源。因粉碎機(jī)工作過程產(chǎn)生一定的噪音，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)遠(yuǎn)離生活區(qū)或?qū)嶒?yàn)室應(yīng)遠(yuǎn)離生活區(qū)或辦公區(qū)辦公區(qū)。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備位置關(guān)系如下圖所示。1、圖中尺寸單位為mm；2、該圖為實(shí)驗(yàn)設(shè)備關(guān)系

9、位置圖；3、鋪膠皮的地面指的是直接在地面鋪設(shè)膠皮以減少震動(dòng)和噪音；4、實(shí)驗(yàn)臺(tái)高度除特別注明外均為600mm，實(shí)驗(yàn)臺(tái)寬度也可為600mm；5、實(shí)驗(yàn)室應(yīng)配備足夠多的220 和380 電源插座和多功能插線板；6、里面所提到的桌子均為普通辦公桌，實(shí)木桌子指結(jié)識(shí)耐用的普通桌子；防突實(shí)驗(yàn)室布置平面示意圖排氣扇排氣扇走 廊 p、煤的堅(jiān)固性系數(shù)等實(shí)驗(yàn)室220電源220/380電源220電源380電源工業(yè)分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)mjc實(shí)驗(yàn)臺(tái)辦公桌辦公椅 實(shí)驗(yàn)臺(tái)水槽空調(diào)鋪膠皮的地面（放置粉碎機(jī)）380電源220電源380電源空調(diào)220電源dgc實(shí)驗(yàn)室鋪設(shè)鐵皮的桌子（鐵皮厚度不小于5mm）辦公桌及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)工具柜文件柜水槽實(shí)驗(yàn)

10、臺(tái)（放置稱重系統(tǒng)、水分測定系統(tǒng)等）解吸實(shí)驗(yàn)臺(tái)（高度為400mm）220/380電源220電源220電源實(shí)驗(yàn)臺(tái)（放置解吸實(shí)驗(yàn)柜、恒溫水浴、恒溫水槽、脫氣箱、熱偶真空計(jì)）380電源鋪膠皮的地面（放置脫氣系統(tǒng)）門門hca實(shí)驗(yàn)室防盜門門排氣扇排氣扇辦公椅辦公桌實(shí)驗(yàn)臺(tái)（放置小型真空泵、真空干燥箱、干燥塔、干燥器等）文件柜工具柜空調(diào)水槽高壓氣瓶實(shí)木桌（放置充氣系統(tǒng)及固定底座）辦公桌（放置數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)）dgc實(shí)驗(yàn)室設(shè)備布置及位置關(guān)系圖4 dgc裝置使用操作方法裝置使用操作方法 dgc裝置使用流程圖瓦斯含量測定過程煤樣狀態(tài)取樣過各程時(shí)刻煤樣解吸時(shí)間t常壓吸附瓦斯含量wc粉碎解吸瓦斯含量w3二次煤樣粉碎煤

11、樣總重g及二次煤樣g1、g2稱量粉碎前自然解吸瓦斯含量w2地面解吸瓦斯含量w22地面實(shí)驗(yàn)室常壓解吸井下及時(shí)進(jìn)行30min解吸關(guān)閉煤樣筒閥門升井井下解吸瓦斯含量w21損失瓦斯含量w1煤樣封入密封裝置煤樣完全暴露解吸時(shí)間t3取樣過程煤樣解吸時(shí)間t2孔底暴露煤樣解吸時(shí)間t1煤樣完全暴露于空氣中封入煤樣筒后開始解吸時(shí)刻取樣取滿結(jié)束取樣時(shí)刻取芯管送入孔底鉆進(jìn)開始取樣時(shí)刻煤樣逐漸剝落并暴露煤樣處于原始賦存狀態(tài)未解吸孔底煤樣開始暴露鉆孔開孔到預(yù)定深度時(shí)刻瓦斯含量測定時(shí)序圖dgc裝置4.1 井下取芯及解吸系統(tǒng)井下取芯及解吸系統(tǒng)一、設(shè)備組成：取芯管、引射取樣裝置、井下解吸儀、大氣壓力表、工具、秒表、機(jī)械表等。二

12、、下井前的準(zhǔn)備工作 取樣裝置與鉆機(jī)配套性 取樣設(shè)備及工具設(shè)備清點(diǎn) 操作人員和打鉆人員安排 相關(guān)記錄表格準(zhǔn)備三、井下準(zhǔn)備工作 井下解吸儀充工作液及檢漏 煤樣筒蓋子及閥門開啟準(zhǔn)備等井下裝置四、定點(diǎn)取樣（1 1）取芯管取樣裝置）取芯管取樣裝置鉆機(jī)配套性：與50鉆桿配套，僅提供取芯管。使用方法：采用大于取芯管外徑的鉆頭預(yù)開孔到取樣位置，退出鉆桿換裝取芯管到孔底后鉆進(jìn)取樣；在取樣過程中需記錄鉆機(jī)鉆進(jìn)到預(yù)定深度時(shí)停鉆時(shí)間、取芯開始時(shí)間、取芯結(jié)束時(shí)間和開始解吸時(shí)間，用于損失時(shí)間t計(jì)算。 使用條件及優(yōu)缺點(diǎn)：上向孔，深度不大于50m的較硬煤層。取樣過程一定要采用壓風(fēng)或水進(jìn)行排渣、冷卻，不然煤樣會(huì)因溫度過高而變質(zhì)

13、。單層取芯管雙層取芯管外形 (2)(2)壓風(fēng)引射連續(xù)定點(diǎn)取樣裝置壓風(fēng)引射連續(xù)定點(diǎn)取樣裝置連續(xù)定點(diǎn)取芯裝置原理示意圖連續(xù)定點(diǎn)取芯裝置原理示意圖與鉆井配套性：與使用與鉆井配套性：與使用50鉆桿的液壓鉆機(jī)配套。鉆桿的液壓鉆機(jī)配套。使用方法：正壓吹風(fēng)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)到取樣深度后翻轉(zhuǎn)風(fēng)流方向負(fù)壓取樣。使用方法：正壓吹風(fēng)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)到取樣深度后翻轉(zhuǎn)風(fēng)流方向負(fù)壓取樣。取樣過程鉆進(jìn)速度一定要慢，當(dāng)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象時(shí)正壓吹風(fēng)疏通。取樣過程鉆進(jìn)速度一定要慢，當(dāng)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象時(shí)正壓吹風(fēng)疏通。使用條件及優(yōu)缺點(diǎn)：使用條件及優(yōu)缺點(diǎn)：連續(xù)定點(diǎn)取芯裝置連續(xù)定點(diǎn)取芯裝置五、煤樣封裝及井下解吸 （1）煤樣采取出來后選取粒徑較大、保質(zhì)性好煤塊快

14、速裝入煤樣筒； （2）讀取初值后快速與井下解吸儀連接開始解吸，然后每分鐘記錄一次讀數(shù)， 直至30min后解吸結(jié)束，關(guān)閉煤樣筒閥門，井下解吸量為w21；換水情況。 （3）將解吸結(jié)束后的煤樣筒浸入水桶中檢測氣密性。 （4）上述解吸速度、損失時(shí)間t結(jié)合解吸模型可進(jìn)行損失瓦斯含量w1計(jì)算。六、多組煤樣的采取與解吸 七、井下需記錄內(nèi)容 取芯時(shí)間、取芯位置、取芯人員、鉆孔信息、煤樣粒度大小描述（五類）。八、注意事項(xiàng) 盡可能地減少取樣時(shí)間；如實(shí)反映打鉆過程中的噴孔、頂鉆、排粉等情況；本次井下解吸系統(tǒng)操作過程中一定要注意煤樣筒的氣密性和井下解吸儀的防漏水性；煤樣筒在升井到達(dá)實(shí)驗(yàn)室直至實(shí)驗(yàn)室解吸開始過程中一定確

15、保閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；正確使用每個(gè)儀器，防止儀器損壞或丟失；多個(gè)煤樣筒升井及運(yùn)輸時(shí)避免相互碰撞而導(dǎo)致閥門松動(dòng)漏氣。九、該操作系統(tǒng)中可能存在的問題 （1）井下解吸量少時(shí)可提前結(jié)束，不必解吸30min； （2）對(duì)解吸速度較快煤樣，后段解吸數(shù)據(jù)不可用于損失量推算； （3）當(dāng)環(huán)境溫度小于煤層溫度時(shí)存在倒吸現(xiàn)象； （4）兩種取樣裝置均存在取樣一定的局限性。4.2 地面解吸系統(tǒng)地面解吸系統(tǒng) v 地面解吸系統(tǒng)建立在地面實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，包括地面瓦斯解吸儀、煤樣筒、工具等。 v 來樣登記 v 解吸前準(zhǔn)備工作 解吸玻璃管充工作液（飽和食鹽水或自來水），進(jìn)行氣密性檢測。v 實(shí)驗(yàn)室常壓解吸 讀取初值，將解吸玻璃管與煤樣筒連接

16、，開啟閥門開始解吸，當(dāng)解吸到解吸量小于5ml/min時(shí)解吸結(jié)束，地面常壓解吸量為w22，立即進(jìn)入下一流程；換水情況。w21與w22之和則為粉碎前常壓瓦斯解吸量w2。v 多組煤樣的解吸 v 注意事項(xiàng)（ 工作液、工作液、防治吸入真空泵、初值問題、氣密性檢驗(yàn)、換水問題、手柄操作、倒吸現(xiàn)象）4.3 稱重系統(tǒng)稱重系統(tǒng)v 用于煤樣總重量（g）稱量v 稱量系統(tǒng)包括電子天平、大煤樣盆、小煤樣盆、煤樣勺等v 選取與整體煤樣粒徑像似煤樣150g左右作為粉碎二次煤樣（g1、g2）稱量，二次煤樣粒徑應(yīng)小于26mmv 注意事項(xiàng)（去皮、去除矸石等）電子天平4.4 煤樣粉碎解吸系統(tǒng)煤樣粉碎解吸系統(tǒng) v用途：粉碎二次煤樣，加

17、速解吸v粉碎系統(tǒng)包括振動(dòng)臺(tái)、料缽、沖擊塊和工具 v常壓粉碎解吸 （1）將地面解吸儀解吸玻璃管（1000ml組）充工作液并檢測氣密性；（2）將二次煤樣及時(shí)倒入粉碎機(jī)料缽壓緊后與地面解吸儀連接；（3）讀取初值開啟粉碎，粉碎至2min左右或解吸量較少時(shí)結(jié)束粉碎，讀取終值，則粉碎瓦斯解吸含量為w3；（4）連續(xù)粉碎多個(gè)煤樣時(shí)應(yīng)對(duì)料缽進(jìn)行降溫處理；（5）單次解吸超過量管量程時(shí)應(yīng)換水。v煤樣保存制樣粉碎機(jī)4.5 水分測定系統(tǒng)水分測定系統(tǒng)v 用途：采用水力排渣時(shí)煤樣被水打濕，質(zhì)量增加，采用水分測定儀對(duì)混入水分進(jìn)行校正v 取樣當(dāng)采用水力排渣時(shí)，應(yīng)在鉆孔附近煤壁采用刻槽法采取煤樣100g左右用于煤樣原始水分測定。

18、v 注意事項(xiàng)（精密儀器、加熱時(shí)間不宜太長、易損件、不清晰等）水分快速測定儀v粉碎前常壓解吸瓦斯含量w2：標(biāo)況下單位質(zhì)量煤樣井下瓦斯解吸量w21與標(biāo)況下單位質(zhì)量煤樣實(shí)驗(yàn)室瓦斯解吸量w22）之和v粉碎解吸瓦斯量w3：標(biāo)況下單位質(zhì)量煤樣粉碎解吸瓦斯量v常壓吸附瓦斯量wc：瓦斯壓力為0.1mpa時(shí)采用朗格繆爾方程計(jì)算得到v可解吸瓦斯含量：w可=w1+w2+w3v瓦斯含量：w=wc+w可4.6 數(shù)據(jù)處理及計(jì)算系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及計(jì)算系統(tǒng) w1詳細(xì)計(jì)算過程：設(shè)損失時(shí)間為t0，4min時(shí)開始解吸，損失瓦斯含量為w1，5min時(shí)解吸量為q1、 6min時(shí)解吸量為q2、 7min時(shí)解吸量為q3、 、34min時(shí)解吸量為q30則：q1+ w1=a(1+