一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置與監(jiān)測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置與監(jiān)測(cè)方法,該裝置包括采氣管、采氣控制機(jī)構(gòu)、鋼絲繩卷筒、瓦斯流量監(jiān)測(cè)裝置和集氣裝置;所述采氣管由多段無(wú)縫鋼管連接組成,所述采氣控制機(jī)構(gòu)連接于采氣管上,所述鋼絲繩卷筒處于采氣管外端口,通過(guò)采氣管內(nèi)的鋼絲繩與采氣控制機(jī)構(gòu)相連,所述瓦斯流量監(jiān)測(cè)裝置和集氣裝置通過(guò)管路與采氣管相連。監(jiān)測(cè)采空區(qū)瓦斯?jié)舛葧r(shí),將接有采氣控制機(jī)構(gòu)的采氣管插入鉆好的鉆孔內(nèi),外端口依次連接瓦斯流量監(jiān)測(cè)裝置、集氣裝置,通過(guò)采氣管內(nèi)的鋼絲繩控制采氣控制機(jī)構(gòu)上采氣孔的開(kāi)閉,實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)不同區(qū)域瓦斯?jié)舛鹊臏y(cè)定。本發(fā)明可根據(jù)采氣管在采空區(qū)的不同鋪設(shè)位置,結(jié)合采氣控制機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)瓦斯?jié)舛鹊娜S實(shí)測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置與監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置與監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]采空區(qū)是工作面回采過(guò)程中遺煤和冒落的破碎巖石組成的多孔介質(zhì)空間,采空區(qū)瓦斯涌出是工作面乃至整個(gè)礦井瓦斯涌出的主要來(lái)源之一,約占工作面瓦斯涌出的30 %?80%。采空區(qū)是煤礦主要的災(zāi)害源之一,許多重大事故的發(fā)生與采空區(qū)有關(guān)系,采空區(qū)瓦斯問(wèn)題一流場(chǎng)分布、瓦斯涌出、瓦斯抽采和遺煤自燃的研究一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。但由于釆空區(qū)的復(fù)雜特殊性,人員無(wú)法進(jìn)入,目前關(guān)于采空區(qū)瓦斯分布規(guī)律、運(yùn)移規(guī)律的研究大多集中于數(shù)值模擬研究,而數(shù)值模擬往往與現(xiàn)場(chǎng)采空區(qū)實(shí)際情況相差較大,這就造成了數(shù)值模擬所得結(jié)論無(wú)法很好指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。因此,想要有效監(jiān)測(cè)采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植?、變化?guī)律,掌握采空區(qū)高濃度瓦斯富集區(qū)域、運(yùn)移規(guī)律,研制一種可靠的采空區(qū)瓦斯?jié)舛葘?shí)測(cè)設(shè)備與實(shí)測(cè)方法顯得尤為重要,這將為煤礦采空區(qū)瓦斯治理和采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)的優(yōu)化改造提供依據(jù)和參考。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有采空區(qū)瓦斯?jié)舛葘?shí)測(cè)技術(shù)的不足,提供一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置與監(jiān)測(cè)方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植?、變化?guī)律的有效監(jiān)測(cè),為煤礦采空區(qū)瓦斯治理和采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)的優(yōu)化改造提供依據(jù)和參考。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置,該裝置包括采氣管、采氣控制機(jī)構(gòu)、鋼絲繩卷筒、瓦斯流量監(jiān)測(cè)裝置和集氣裝置;所述采氣管由多段無(wú)縫鋼管連接組成,所述采氣控制機(jī)構(gòu)連接于采氣管上,所述鋼絲繩卷筒處于采氣管外端口,通過(guò)采氣管內(nèi)的鋼絲繩與采氣控制機(jī)構(gòu)相連,所述瓦斯流量監(jiān)測(cè)裝置和集氣裝置通過(guò)管路與采氣管相連。
[0006]所述采氣管由4m長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管連接組成,鋼管兩端焊接快速接頭,鋼管之間通過(guò)快速接頭連接;所述采氣管插入采空區(qū)一端封閉,另一端與依次連接數(shù)控瓦斯流量計(jì)、抽氣栗、集氣囊。
[0007]所述采氣控制機(jī)構(gòu)包括采氣孔控制裝置、管路控制裝置,采氣孔控制裝置和管路控制裝置都通過(guò)快速接頭連接于采氣管上。
[0008]所述采氣孔控制裝置包括采氣孔、滑片、滑槽、細(xì)鋼絲繩、傳動(dòng)導(dǎo)桿、快速接頭,所述滑片為兩面均裹有密封橡膠墊的金屬薄片,滑片處于滑槽內(nèi),與滑槽滑動(dòng)連接;所述傳動(dòng)導(dǎo)桿與滑片由細(xì)鋼絲繩連接,通過(guò)傳動(dòng)導(dǎo)桿和鋼絲繩卷筒移動(dòng)滑片位置,控制采氣孔開(kāi)閉。
[0009]所述管路控制裝置包括錐形槽、錐形密封塞、滑桿、鋼絲繩,所述錐形槽中心有一個(gè)圓孔,且底槽為多孔板;所述滑桿一端與錐形密封塞連接,另一端穿過(guò)錐形槽中心的圓孔;所述錐形密封塞外圈設(shè)有密封橡膠墊,錐形密封塞壓入錐形槽后,橡膠墊與錐形槽面緊密接觸實(shí)現(xiàn)密封;所述鋼絲繩與滑桿相連,通過(guò)鋼絲繩卷筒和滑桿移動(dòng)錐形密封塞位置,控制采氣管路開(kāi)閉。
[0010]所述鋼絲繩卷筒處于采氣管出氣口位置,采氣管出氣口設(shè)有密封蓋和密封橡膠墊,鋼絲繩穿過(guò)密封蓋纏繞在鋼絲繩卷筒上;所述鋼絲繩卷筒上設(shè)有帶刻度的側(cè)盤(pán)和手動(dòng)搖把,通過(guò)手動(dòng)搖把纏繞鋼絲繩時(shí),根據(jù)側(cè)盤(pán)上的刻度可以控制鋼絲繩移動(dòng)的位移。
[0011 ]所述瓦斯流量監(jiān)測(cè)裝置為數(shù)控瓦斯流量計(jì),所述數(shù)控瓦斯流量計(jì)通過(guò)三通和銅管與采氣管連接。
[0012]所述集氣裝置為集氣囊,所述集氣囊通過(guò)銅管與抽氣栗連接,抽氣栗連接于數(shù)控瓦斯流量計(jì)上。
[0013]采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維監(jiān)測(cè)方法,包括如下步驟:
[0014]a、采空區(qū)鉆孔布置:沿工作面推進(jìn)反向方向,在采空區(qū)距工作面1m的位置布置第一排采氣鉆孔,從回風(fēng)平巷向采空區(qū)打水平鉆孔,鉆孔深度視工作面長(zhǎng)度而定,一般比工作面長(zhǎng)度小15m左右。采氣鉆孔之間的水平間距為15m,鉆孔在沿水平方向上的數(shù)量視采空區(qū)具體情況而定,一般鉆設(shè)5-6個(gè),使采氣鉆孔分布于采空區(qū)的自然堆積區(qū)、載荷影響區(qū)。在豎直方向上,根據(jù)煤層厚度、圍巖性質(zhì)等不同情況可布置一排、兩排或三排采氣鉆孔。當(dāng)煤厚小于2m時(shí),可布置單排采氣鉆孔;當(dāng)煤厚為2?4m時(shí),可布置雙排采氣鉆孔;當(dāng)煤厚大于4m時(shí),可布置三排采氣鉆孔。布置兩排或三排采氣鉆孔時(shí),可采用炮眼布置中的“三花眼”、“三角眼”布置法。
[0015]b、采氣管鋪設(shè):將每根4m長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管依次插入鉆好的采氣鉆孔內(nèi),使鋼管伸至采氣鉆孔底部,鋼管之間用快速接頭連接牢固,其中最里端一根鋼管靠近鉆孔底部一端封閉,其余鋼管均兩端透氣。
[0016]C、測(cè)點(diǎn)布置:鋪設(shè)采氣管時(shí),根據(jù)采氣位置的不同,可將采氣控制裝置通過(guò)快速接頭連接于采氣管不同位置,同時(shí)將鋼絲繩從采氣管內(nèi)穿過(guò)。一般每根采氣管上設(shè)置3個(gè)測(cè)點(diǎn),即采氣管最里端、采氣管中部及靠近采氣管出口處。當(dāng)煤層厚度較大布置兩排或三排采氣鉆孔時(shí),可在處于不同層位的采氣管上交叉設(shè)置測(cè)點(diǎn)位置,以獲得采空區(qū)更多位置的瓦斯?jié)舛取?br>[0017]d、設(shè)備裝配:測(cè)點(diǎn)位置布置好后,對(duì)采氣鉆孔進(jìn)行封孔;在采氣管出口處連接三通,鋼絲繩從三通一端口穿過(guò)并纏繞于鋼絲繩卷筒上,然后在端口處蓋上密封蓋密封;三通另一端口依次連接瓦斯流量計(jì)、抽氣栗、集氣囊。
[0018]e、采空區(qū)瓦斯?jié)舛葘?shí)測(cè):打開(kāi)采氣管開(kāi)關(guān),采氣管最里端測(cè)點(diǎn)位置采氣孔處于打開(kāi)狀態(tài),首先測(cè)該測(cè)點(diǎn)位置瓦斯?jié)舛龋⑼ㄟ^(guò)集氣囊收集該測(cè)點(diǎn)排出的氣體;然后通過(guò)鋼絲繩卷筒拉動(dòng)采氣孔控制裝置上的滑片,使采氣管最里端采氣孔控制裝置上的采氣孔關(guān)閉,同時(shí)打開(kāi)采氣管中部位置采氣孔控制裝置上的采氣孔,測(cè)該測(cè)點(diǎn)位置瓦斯?jié)舛龋⑼ㄟ^(guò)集氣囊收集該測(cè)點(diǎn)排出的氣體;最后通過(guò)鋼絲繩卷筒卷拉連接在管路控制裝置上的鋼絲繩,關(guān)閉靠近采氣管出口測(cè)點(diǎn)里側(cè)的管路,同時(shí)打開(kāi)靠近采氣管出口位置采氣孔控制裝置的采氣孔,測(cè)該測(cè)點(diǎn)位置瓦斯?jié)舛龋⑼ㄟ^(guò)集氣囊收集該測(cè)點(diǎn)排出的氣體。
[0019]f、氣體成分分析:將各測(cè)點(diǎn)集氣囊?guī)У降孛嫠腿霘庀嗌V儀分析,獲得采空區(qū)不同位置O2、CO2、CH4、C2H2等重碳?xì)錃怏w的濃度及其變化規(guī)律。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]1、本發(fā)明可通過(guò)在采空區(qū)布設(shè)采氣鉆孔,根據(jù)采氣管在采空區(qū)的不同鋪設(shè)位置,并結(jié)合采氣控制機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布的三維監(jiān)測(cè)。
[0022]2、采氣管上設(shè)有采氣控制機(jī)構(gòu),每根采氣管上可設(shè)多個(gè)采氣測(cè)點(diǎn),通過(guò)采氣管內(nèi)的鋼絲繩控制采氣孔的開(kāi)閉,實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)采氣測(cè)點(diǎn)的單獨(dú)采氣,大大減少了采氣鉆孔數(shù)量,節(jié)省了采氣管路。
[0023]3、當(dāng)煤層厚度較大布置兩排或三排采氣鉆孔時(shí),采氣鉆孔的布設(shè)可采用炮眼布置中的“三花眼”、“三角眼”布置法,并在處于不同層位的采氣管上交叉設(shè)置測(cè)點(diǎn)位置,獲得采空區(qū)更多位置的瓦斯?jié)舛取?br>【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0025]圖2是本發(fā)明采空區(qū)采氣鉆孔布置示意圖;
[0026]圖3是本發(fā)明采氣孔控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0027]圖4是本發(fā)明管路控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0028]圖5是本發(fā)明采氣孔控制裝置、管路控制裝置組合關(guān)系示意圖。
[0029]圖中:I一采氣管;2—鋼絲繩;3—密封蓋;4一鋼絲繩卷筒;5—管路開(kāi)關(guān);6—瓦斯流量計(jì);7—抽氣栗;8一集氣囊;9一米氣控制機(jī)構(gòu);10—滑槽;11 一滑片;12—米氣孔;13—快速接頭;14—傳動(dòng)導(dǎo)桿;15—錐形密封塞;16—錐形槽;17—滑桿;18—多孔板。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖,進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本專(zhuān)利的【具體實(shí)施方式】。
[0031]如圖1、圖3、圖4和圖5所示,一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葘?shí)測(cè)設(shè)備,包括采氣管1、采氣控制機(jī)構(gòu)9、鋼絲繩卷筒4、瓦斯流量監(jiān)測(cè)裝置6和集氣裝置8,所述采氣管I由多段無(wú)縫鋼管連接組成,所述采氣控制機(jī)構(gòu)9連接于采氣管I上,所述鋼絲繩卷筒5處于采氣管I外端口,通過(guò)采氣管I內(nèi)的鋼絲繩2與采氣控制機(jī)構(gòu)9相連,所述瓦斯流量監(jiān)測(cè)裝置6和集氣裝置8通過(guò)管路與采氣管I相連。所述采氣管I由4m長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管連接組成,鋼管兩端焊接快速接頭13,鋼管之間通過(guò)快速接頭13連接;所述采氣管I插入采空區(qū)一端封閉,另一端與依次連接數(shù)控瓦斯流量計(jì)6、抽氣栗7、集氣囊8。所述采氣控制機(jī)構(gòu)9包括采氣孔控制裝置9a、9b和管路控制裝置9c,采氣孔控制裝置9a、9b和管路控制裝置9c都通過(guò)快速接頭13連接于采氣管I上。所述采氣孔控制裝置9a、9b包括采氣孔12、滑片11、滑槽10、細(xì)鋼絲繩2a、傳動(dòng)導(dǎo)桿14、快速接頭13,所述滑片11為兩面均裹有密封橡膠墊的金屬薄片,滑片11處于滑槽10內(nèi),與滑槽10滑動(dòng)連接;所述傳動(dòng)導(dǎo)桿14與滑片11由細(xì)鋼絲繩2a連接,通過(guò)傳動(dòng)導(dǎo)桿14和鋼絲繩卷筒4移動(dòng)滑片11位置,控制采氣孔12開(kāi)閉。所述管路控制裝置9c包括錐形槽16、錐形密封塞15、滑桿17、鋼絲繩2c,所述錐形槽16中心有一個(gè)圓孔,且底槽為多孔板18;所述滑桿17—端與錐形密封塞15連接,另一端穿過(guò)錐形槽16中心的圓孔;所述錐形密封塞15外圈設(shè)有密封橡膠墊,錐形密封塞15壓入錐形槽16后,橡膠墊與錐形槽面緊密接觸實(shí)現(xiàn)密封;所述鋼絲繩2c與滑桿17相連,通過(guò)鋼絲繩卷筒4和滑桿17移動(dòng)錐形密封塞15位置,控制采氣管路開(kāi)閉。
[0032]鋼絲繩卷筒4處于采氣管I出氣口位置,采氣管I出氣口設(shè)有密封蓋3和密封橡膠墊,鋼絲繩2b、2c穿過(guò)密封蓋3纏繞在鋼絲繩卷筒4上;所述鋼絲繩卷筒4上設(shè)有帶刻度的側(cè)盤(pán)和手動(dòng)搖把,通過(guò)手動(dòng)搖把纏繞鋼絲繩2b、2c時(shí),根據(jù)側(cè)盤(pán)上的刻度可以控制鋼絲繩2b、2c移動(dòng)的位移。所述瓦斯流量監(jiān)測(cè)裝置為數(shù)控瓦斯流量計(jì)6,所述數(shù)控瓦斯流量計(jì)6通過(guò)三通和銅管與采氣管I連接。所述集氣裝置為集氣囊8,所述集氣囊8通過(guò)銅管與抽氣栗7連接,抽氣栗7連接于數(shù)控瓦斯流量計(jì)6上。
[0033]采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維監(jiān)測(cè)方法,利用上述實(shí)測(cè)設(shè)備,包括如下步驟:
[0034]a、采空區(qū)鉆孔布置:沿工作面推進(jìn)反向方向,在采空區(qū)距工作面1m的位置布置第一排采氣鉆孔,從回風(fēng)平巷向采空區(qū)打水平鉆孔,鉆孔深度視工作面長(zhǎng)度而定,一般比工作面長(zhǎng)度小15m左右。采氣鉆孔之間的水平間距為15m,鉆孔在沿水平方向上的數(shù)量視采空區(qū)具體情況而定,一般鉆設(shè)5-6個(gè),使采氣鉆孔分布于采空區(qū)的自然堆積區(qū)、載荷影響區(qū)。在豎直方向上,根據(jù)煤層厚度、圍巖性質(zhì)等不同情況可布置一排、兩排或三排采氣鉆孔。當(dāng)煤厚小于2m時(shí),可布置單排采氣鉆孔;當(dāng)煤厚為2?4m時(shí),可布置雙排采氣鉆孔;當(dāng)煤厚大于4m時(shí),可布置三排采氣鉆孔。布置兩排或三排采氣鉆孔時(shí),可采用炮眼布置中的“三花眼”、“三角眼”布置法。
[0035]b、采氣管鋪設(shè):將每根4m長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管依次插入鉆好的采氣鉆孔內(nèi),使鋼管伸至采氣鉆孔底部,鋼管之間用快速接頭連接牢固,其中最里端一根鋼管靠近鉆孔底部一端封閉,其余鋼管均兩端透氣。
[0036]C、測(cè)點(diǎn)布置:鋪設(shè)采氣管I時(shí),根據(jù)采氣位置的不同,可將采氣控制裝置9通過(guò)快速接頭13連接于采氣管I不同位置,同時(shí)將鋼絲繩2b、2c從采氣管I內(nèi)穿過(guò)。一般每根采氣管I上設(shè)置3個(gè)測(cè)點(diǎn),即采氣管I最里端、采氣管I中部及靠近采氣管I出口處。當(dāng)煤層厚度較大布置兩排或三排采氣鉆孔時(shí),可在處于不同層位的采氣管I上交叉設(shè)置測(cè)點(diǎn)位置,以獲得采空區(qū)更多位置的瓦斯?jié)舛取?br>[0037]d、設(shè)備裝配:測(cè)點(diǎn)位置布置好后,對(duì)采氣鉆孔進(jìn)行封孔;在采氣管I出口處連接三通,鋼絲繩2b、2c從三通一端口穿過(guò)并纏繞于鋼絲繩卷筒4上,然后在端口處蓋上密封蓋3密封;三通另一端口依次連接瓦斯流量計(jì)6、抽氣栗7、集氣囊8。
[0038]e、采空區(qū)瓦斯?jié)舛葘?shí)測(cè):打開(kāi)采氣管開(kāi)關(guān)5,采氣管I最里端測(cè)點(diǎn)位置采氣孔12處于打開(kāi)狀態(tài),首先測(cè)該測(cè)點(diǎn)位置瓦斯?jié)舛?,并通過(guò)集氣囊8收集該測(cè)點(diǎn)排出的氣體;然后通過(guò)鋼絲繩卷筒4拉動(dòng)采氣孔控制裝置9a、9b上的滑片11,使采氣管I最里端采氣孔控制裝置9b上的采氣孔12關(guān)閉,同時(shí)打開(kāi)采氣管I中部位置采氣孔控制裝置9a的采氣孔12,測(cè)該測(cè)點(diǎn)位置瓦斯?jié)舛?,并通過(guò)集氣囊8收集該測(cè)點(diǎn)排出的氣體;最后通過(guò)鋼絲繩卷筒4卷拉連接在管路控制裝置9c上的鋼絲繩2c,關(guān)閉靠近采氣管I出口測(cè)點(diǎn)里側(cè)的管路,同時(shí)打開(kāi)靠近采氣管I出口位置采氣孔控制裝置9a的采氣孔,測(cè)該測(cè)點(diǎn)位置瓦斯?jié)舛?,并通過(guò)集氣囊8收集該測(cè)點(diǎn)排出的氣體。
[0039]f、氣體成分分析:將各測(cè)點(diǎn)集氣囊8帶到地面送入氣相色譜儀分析,獲得采空區(qū)不同位置O2、CO2、CH4、C2H2等重碳?xì)錃怏w的濃度及其變化規(guī)律。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并不以本發(fā)明為限制,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)如改變采氣管上采氣控制機(jī)構(gòu)數(shù)量等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置,該裝置包括采氣管、采氣控制機(jī)構(gòu)、鋼絲繩卷筒、瓦斯流量監(jiān)測(cè)裝置和集氣裝置;所述采氣管由多段無(wú)縫鋼管連接組成,所述采氣控制機(jī)構(gòu)連接于采氣管上,所述鋼絲繩卷筒處于采氣管外端口,通過(guò)采氣管內(nèi)的鋼絲繩與采氣控制機(jī)構(gòu)相連,所述瓦斯流量監(jiān)測(cè)裝置和集氣裝置通過(guò)管路與采氣管相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置,其特征在于:所述采氣管由4m長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管連接組成,鋼管兩端焊接快速接頭,鋼管之間通過(guò)快速接頭連接;所述采氣管插入采空區(qū)一端封閉,另一端與依次連接數(shù)控瓦斯流量計(jì)、抽氣栗、集氣囊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置,其特征在于:所述采氣控制機(jī)構(gòu)包括采氣孔控制裝置、管路控制裝置,采氣孔控制裝置和管路控制裝置都通過(guò)快速接頭連接于采氣管上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置,其特征在于:所述采氣孔控制裝置包括篩孔、滑片、滑槽、細(xì)鋼絲繩、傳動(dòng)導(dǎo)桿、快速接頭,所述滑片為兩面均裹有密封橡膠墊的金屬薄片,滑片處于滑槽內(nèi),與滑槽滑動(dòng)連接;所述傳動(dòng)導(dǎo)桿與滑片由細(xì)鋼絲繩連接,通過(guò)傳動(dòng)導(dǎo)桿和鋼絲繩卷筒移動(dòng)滑片位置,控制采氣孔開(kāi)閉。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置,其特征在于:所述管路控制裝置包括錐形槽、錐形塞、滑桿、鋼絲繩,所述錐形槽中心有一個(gè)圓孔,且底槽為多孔板;所述滑桿一端與錐形塞連接,另一端穿過(guò)錐形槽中心的圓孔;所述錐形塞外圈設(shè)有密封橡膠墊,錐形塞壓入錐形槽后,橡膠墊與錐形槽面緊密接觸實(shí)現(xiàn)密封;所述鋼絲繩與滑桿相連,通過(guò)鋼絲繩卷筒和滑桿移動(dòng)錐形塞位置,控制采氣管路開(kāi)閉。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置,其特征在于:所述鋼絲繩卷筒處于采氣管出氣口位置,采氣管出氣口設(shè)有密封蓋和密封橡膠墊,鋼絲繩穿過(guò)密封蓋纏繞在鋼絲繩卷筒上;所述鋼絲繩卷筒上設(shè)有帶刻度的側(cè)盤(pán)和手動(dòng)搖把,通過(guò)手動(dòng)搖把纏繞鋼絲繩時(shí),根據(jù)側(cè)盤(pán)上的刻度可以控制鋼絲繩移動(dòng)的位移。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置,其特征在于:所述瓦斯流量監(jiān)測(cè)裝置為數(shù)控瓦斯流量計(jì),所述數(shù)控瓦斯流量計(jì)通過(guò)三通和銅管與采氣管連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置,其特征在于:所述集氣裝置為集氣囊,所述集氣囊通過(guò)銅管與抽氣栗連接,抽氣栗連接于數(shù)控瓦斯流量計(jì)上。9.采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維監(jiān)測(cè)方法,利用權(quán)利要求1-8之一所述的一種采空區(qū)瓦斯?jié)舛葏^(qū)域分布三維實(shí)測(cè)裝置,其特征在于:包括如下步驟: a、采空區(qū)鉆孔布置:沿工作面推進(jìn)反向方向,在采空區(qū)距工作面1m的位置布置第一排采氣鉆孔,從回風(fēng)平巷向采空區(qū)打水平鉆孔,鉆孔深度視工作面長(zhǎng)度而定,一般比工作面長(zhǎng)度小15m左右。采氣鉆孔之間的水平間距為15m,鉆孔在沿水平方向上的數(shù)量視采空區(qū)具體情況而定,一般鉆設(shè)5-6個(gè),使采氣鉆孔分布于采空區(qū)的自然堆積區(qū)、載荷影響區(qū)。在豎直方向上,根據(jù)煤層厚度、圍巖性質(zhì)等不同情況可布置一排、兩排或三排采氣鉆孔。當(dāng)煤厚小于2m時(shí),可布置單排采氣鉆孔;當(dāng)煤厚為2?4m時(shí),可布置雙排采氣鉆孔;當(dāng)煤厚大于4m時(shí),可布置三排采氣鉆孔。布置兩排或三排采氣鉆孔時(shí),可采用炮眼布置中的“三花眼”、“三角眼”布置法。 b、采氣管鋪設(shè):將每根4m長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管依次插入鉆好的采氣鉆孔內(nèi),使鋼管伸至采氣鉆孔底部,鋼管之間用快速接頭連接牢固,其中最里端一根鋼管靠近鉆孔底部一端封閉,其余鋼管均兩端透氣。 C、測(cè)點(diǎn)布置:鋪設(shè)采氣管時(shí),根據(jù)采氣位置的不同,可將采氣控制裝置通過(guò)快速接頭連接于采氣管不同位置,同時(shí)將鋼絲繩從采氣管內(nèi)穿過(guò)。一般每根采氣管上設(shè)置3個(gè)測(cè)點(diǎn),SP采氣管最里端、采氣管中部及靠近采氣管出口處。當(dāng)煤層厚度較大布置兩排或三排采氣鉆孔時(shí),可在處于不同層位的采氣管上交叉設(shè)置測(cè)點(diǎn)位置,以獲得采空區(qū)更多位置的瓦斯?jié)舛取?d、設(shè)備裝配:測(cè)點(diǎn)位置布置好后,對(duì)采氣鉆孔進(jìn)行封孔;在采氣管出口處連接三通,鋼絲繩從三通一端口穿過(guò)并纏繞于鋼絲繩卷筒上,然后在端口處蓋上密封蓋密封;三通另一端口依次連接瓦斯流量計(jì)、抽氣栗、集氣囊。 e、采空區(qū)瓦斯?jié)舛葘?shí)測(cè):打開(kāi)采氣管開(kāi)關(guān),采氣管最里端測(cè)點(diǎn)位置采氣孔處于打開(kāi)狀態(tài),首先測(cè)該測(cè)點(diǎn)位置瓦斯?jié)舛?,并通過(guò)集氣囊收集該測(cè)點(diǎn)排出的氣體;然后通過(guò)鋼絲繩卷筒拉動(dòng)采氣孔控制裝置上的滑片,使采氣管最里端采氣孔控制裝置上的采氣孔關(guān)閉,同時(shí)打開(kāi)采氣管中部位置采氣孔控制裝置上的采氣孔,測(cè)該測(cè)點(diǎn)位置瓦斯?jié)舛?,并通過(guò)集氣囊收集該測(cè)點(diǎn)排出的氣體;最后通過(guò)鋼絲繩卷筒卷拉連接在管路控制裝置上的鋼絲繩,關(guān)閉靠近采氣管出口測(cè)點(diǎn)里側(cè)的管路,同時(shí)打開(kāi)靠近采氣管出口位置采氣孔控制裝置的采氣孔,測(cè)該測(cè)點(diǎn)位置瓦斯?jié)舛?,并通過(guò)集氣囊收集該測(cè)點(diǎn)排出的氣體。 f、氣體成分分析:將各測(cè)點(diǎn)集氣囊?guī)У降孛嫠腿霘庀嗌V儀分析,獲得采空區(qū)不同位置02、C02、CH4、C2H2等重碳?xì)錃怏w的濃度及其變化規(guī)律。
【文檔編號(hào)】G01N1/26GK106053161SQ201610585818
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月22日 公開(kāi)號(hào)201610585818.3, CN 106053161 A, CN 106053161A, CN 201610585818, CN-A-106053161, CN106053161 A, CN106053161A, CN201610585818, CN201610585818.3
【發(fā)明人】趙洪寶, 張歡, 琚楠松, 郭旭陽(yáng), 王飛虎, 胡桂林, 李偉
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)