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基本信息

作品名稱:
井下煤層瓦斯定點(diǎn)密封取樣裝置
大類:
科技發(fā)明制作A類
小類:
能源化工
簡(jiǎn)介:

煤層瓦斯含量是瓦斯治理和防治及煤層氣評(píng)價(jià)和開發(fā)等相關(guān)領(lǐng)域最重要的基礎(chǔ)參數(shù)之一,也是國(guó)際上相關(guān)領(lǐng)域的專家研究的重點(diǎn)、難點(diǎn)和焦點(diǎn),我國(guó)“十一五”等五年計(jì)劃曾把瓦斯含量測(cè)定的采集裝置列入國(guó)家重大專項(xiàng),但至今沒有一家單位或一種設(shè)備可以準(zhǔn)確地測(cè)定瓦斯含量。
本裝置集煤礦安全、機(jī)械、控制于一體,攻克了難以定點(diǎn)采集煤樣和瓦斯的難題,并免除瓦斯含量損失量計(jì)算環(huán)節(jié),可以做到更準(zhǔn)確地測(cè)定瓦斯含量。

詳細(xì)介紹:

煤層瓦斯含量是瓦斯治理和防治及煤層氣評(píng)價(jià)和開發(fā)等相關(guān)領(lǐng)域的重要參數(shù),同時(shí)也是國(guó)際上相關(guān)領(lǐng)域的專家研究的重點(diǎn)、難點(diǎn)和焦點(diǎn)。(國(guó)家“十一五”等五年計(jì)劃曾把瓦斯含量測(cè)定的采集裝置列入國(guó)家重大專項(xiàng))。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外很多專家把瓦斯含量測(cè)定的重點(diǎn)放在了損失量計(jì)算上,建立了不同的模型來模擬瓦斯吸附和解析過程,從而得出了一系列的計(jì)算公式來計(jì)算瓦斯含量在測(cè)定中的損失量;瓦斯的吸附、解析是一個(gè)化學(xué)、物理和復(fù)雜環(huán)境條件等共同作用的過程,然而這些模型都是在實(shí)驗(yàn)室中建立的,條件單一、模型簡(jiǎn)單等因素導(dǎo)致不可能完全符合實(shí)際情況。至今沒有一家單位或一種設(shè)備可以準(zhǔn)確地測(cè)定瓦斯含量。
根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 23250-2009)——《煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法》和中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(AQ 1066-2008)——《煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法》,井下解吸法測(cè)定煤層原始瓦斯含量的具體步驟如下:①采樣(用煤芯管或孔口鉆屑取樣);②井下瓦斯解吸量測(cè)定;③煤樣殘存瓦斯測(cè)定;④瓦斯損失量計(jì)算;⑤煤層瓦斯含量計(jì)算。
雖然有人說,瓦斯含量沒有必要精確計(jì)算,只要知道一個(gè)大概就行了。但瓦斯含量是煤礦安全防治及煤層氣開發(fā)評(píng)價(jià)最重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一,很多安全防護(hù)措施的制定以及煤層氣開發(fā)、評(píng)價(jià)等基本都是建立在(或是有關(guān))瓦斯含量數(shù)值的基礎(chǔ)之上,如果瓦斯含量的數(shù)值發(fā)生了偏差,那以后的分析和研究就可能繼續(xù)偏差,以致到后來偏差越來越大,最終導(dǎo)致財(cái)物上的浪費(fèi)、損失甚至人員的傷亡。
根據(jù)以上的分析和長(zhǎng)期的研究,開發(fā)了一套井下瓦斯含量測(cè)定裝置,取名為:“井下瓦斯在位密封取樣裝置”。目前能夠?qū)崿F(xiàn)在煤層中定點(diǎn)取樣且在位密封的另一家單位是煤炭科學(xué)研究總院西安分院,但其研制的裝置較為笨重,不能與手持式鉆機(jī)結(jié)合使用。本設(shè)備由于研發(fā)時(shí)間比較短,還沒有真正投入工業(yè)試驗(yàn),但是已經(jīng)顯示出它設(shè)計(jì)的科學(xué)性和現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)良的可操作性。
裝置結(jié)構(gòu):瓦斯含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)室測(cè)試部分已經(jīng)十分的完備,本設(shè)備主要針對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試以前的采樣環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)煤樣瓦斯在位密封采集。
煤層瓦斯在位取樣裝置外觀類似于礦用麻花鉆桿,中空,從外部可分為:鉆頭件、儲(chǔ)煤艙、取樣密封艙、傳動(dòng)艙、動(dòng)力及控制艙,從內(nèi)部零配件上可分為:瓦斯解析裝置、推煤裝置、密封裝置、傳動(dòng)裝置、動(dòng)力裝置、控制裝置和動(dòng)力源。
具體實(shí)施方法:該采集裝置安裝在礦用麻花鉆桿最前端,隨鉆桿在煤層中轉(zhuǎn)動(dòng),在取樣密封艙外壁上開有一孔,密封此孔的活塞和滑套在煤層固定地點(diǎn)打開,煤樣通過此孔,在螺旋推煤器的作用下進(jìn)入儲(chǔ)煤艙。按照設(shè)定好的時(shí)間,活塞和滑套又退回原來位置,封閉進(jìn)煤口。采集到的煤樣和瓦斯封閉在本裝置的儲(chǔ)煤艙內(nèi);采用徑向帶O型密封圈的活塞與精密加工過的密封艙內(nèi)壁配合來保證煤樣和瓦斯在儲(chǔ)煤艙內(nèi)的原始狀態(tài),滑套用來封閉和打開進(jìn)煤口,同時(shí)保護(hù)O型密封圈;微型防爆減速電機(jī),帶動(dòng)絲杠螺母副實(shí)現(xiàn)活塞、滑套的運(yùn)動(dòng),布置在活塞內(nèi)的微型防爆減速電機(jī)直接帶動(dòng)推煤器轉(zhuǎn)動(dòng);利用單片機(jī)和集成電路按照設(shè)定的程序?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的控制功能;利用可充電電池提供動(dòng)力。并嚴(yán)格按照防爆標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

獲獎(jiǎng)情況:

第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 三等獎(jiǎng)

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