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煤层瓦斯含量自动测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了煤层瓦斯含量自动测试装置，包括设置顶口和底口的瓦斯收集管，瓦斯收集管的顶口处设有用于测量瓦斯收集管内液体高度的激光测距仪，瓦斯收集管顶部通过第一管子连接可将瓦斯收集管内气体排出的气体排出装置，瓦斯收集管顶部通过第二管子连接煤样罐，第一管子和第二管子上均分别设有管开关。本实用新型是一种利用激光感应和中央处理器计算处理功能代替人工读取数据和计算数据的煤层瓦斯含量智能测试装置。
【专利说明】煤层瓦斯含量自动测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种煤层瓦斯含量自动测试装置。
【背景技术】
[0002]煤层瓦斯含量作为重要的煤层瓦斯参数之一，对矿井的性质(低瓦斯矿井、高瓦斯矿井、突出矿井)、瓦斯涌出量预测及瓦斯治理等具有重要指导作用。煤层瓦斯含量测试的准确性直接关系到了矿井的安全生产。
[0003]煤层瓦斯含 量测试方法大致分为直接法和间接法。间接法主要根据现场测定井下煤层的压力和实验室测定煤的吸附常数及进行工业分析等基本参数，用朗格缪尔(Langmuir)物化吸附方程来推算得出最终瓦斯含量的方法，缺点是煤层原始瓦斯压力测定工艺复杂，工序较多，且任何步骤出差错都会导致结果失效，其次间接法还有测定周期长、工程量大、测定成本高等缺点，另外，间接法测定一般需要20-50天，不能及时的指导煤矿生产，还需要大量的实验室工作，大多数煤矿不具备择优的技术人员和设备，这一系列的条件限制了间接法的普及。直接法分为:地质勘探时期煤层瓦斯含量直接测定和生产事情井下煤层瓦斯含量的直接测定法。地质勘探时期煤层瓦斯含量直接测定一般在矿井开采前的地质勘查时期对煤层瓦斯含量的测定，是矿井设计、建设及生产的基础和依据，但由于取芯时间不易掌握，造成瓦斯含量的结果与实际相差较多。
[0004]目前，最常用的煤层瓦斯含量测定方法是井下直接法，它的测试方法是在井下直接采取未暴露的煤样，在现场进行解吸，记录单位时间的解吸数据，通过研究现场解吸数据分析解吸规律，利用这一规律计算煤层损失瓦斯含量，然后在实验室对煤样进行粉碎测量煤样的残存瓦斯量，最后根据煤样的井下解析瓦斯量、计算的损失瓦斯量、残存瓦斯量和煤样的重量计算煤层瓦斯含量。该方法相对简单、费用低、精确度高等优点，但由于需要在现场进行大量繁琐的精细读数和记录，往往会因为人员疲劳而造成人为差错。
[0005]近年来，我国的煤炭科学研究以及各高等院校相继研究开发几种瓦斯含量测定装置，主要是煤炭科学研究总院重庆分院研制出DGC型瓦斯含量直接测定装置和抚顺分院也研发了 WP-1型井下煤层瓦斯含量快速测定仪，这些装置虽然能够改进都对煤层瓦斯含量的测试方法，但都存在一些问题。因此，需要研究一种煤层瓦斯含量智能测定装置，能直接、准确、智能的测定煤层瓦斯含量。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种利用激光感应和中央处理器计算处理功能代替人工读取数据和计算数据的煤层瓦斯含量智能测试装置。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:煤层瓦斯含量自动测试装置，包括设置顶口和底口的瓦斯收集管，瓦斯收集管的顶口处设有用于测量瓦斯收集管内液体高度的激光测距仪，瓦斯收集管顶部通过第一管子连接可将瓦斯收集管内气体排出的气体排出装置，瓦斯收集管顶部通过第二管子连接煤样罐，第一管子和第二管子上均分别设有管开关。
[0008]所述激光测距仪与人机交互系统通过数据线信号连接。
[0009]所述的人机交互系统由通过电路依次连接的显示器、中央处理器、键盘构成。
[0010]所述激光测距仪的端部密封插接于瓦斯收集管的顶口内。
[0011]瓦斯收集管内对应激光测距仪设置有可在液面上漂浮的挡光板。
[0012]所述气体排出装置为弹性吸气球。
[0013]所述管开关为夹子。
[0014]所述第二管子通过穿刺针头连接所述煤样罐。
[0015]所述瓦斯收集管的底部为呈收缩状的U型底，所述底口设于瓦斯收集管的底端，瓦斯收集管的底口连接有水管。
[0016]所述第一管子、第二管子分别设于瓦斯收集管的两侧。
[0017]本实用新型所述的煤层瓦斯含量自动测试装置，瓦斯收集管的水管放入水源内，配合气体排出装置一弹性吸气球在将瓦斯收集管内的部分气体排出的同时，将水吸入瓦斯收集管内，此外，瓦斯收集管还用于解吸瓦斯、收集从煤样罐中煤样解吸出的瓦斯，激光测距仪可同时激发两束不同的激光，通过测量不同光束的相位，从而准确的得到液面下降的高度，即解吸瓦斯体积；所述人机交互系统通过控制激光测距仪按照设定的时间进行测量，并计算和显示煤层瓦斯含量。本实用新型是一种用于煤矿井下瓦斯含量测试的设备，与现有装置相比具有测试工作量小、测定可靠性和准确性高、测试智能化等优点。
【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]由图1所示的煤层瓦斯含量自动测试装置，包括设置顶口 15和底口 17的瓦斯收集管I，瓦斯收集管I直径50_、高度为500_，瓦斯收集管I的顶口 15处设有用于测量瓦斯收集管内液体高度的激光测距仪5，激光测距仪5的端部密封插接于瓦斯收集管I的顶口15内，即激光测距仪5的端部插接于瓦斯收集管I的顶口 15内，并且激光测距仪5的端部外圈与瓦斯收集管I的顶口 15壁之间设有密封圈11。瓦斯收集管I内对应激光测距仪5设置有可在液面上漂浮的挡光板7，挡光片是半径为23mm、密度0.8g/cm3的塑料薄片，设置挡光板7可增加激光的折射效果，所述激光测距仪5与人机交互系统12通过数据线10信号连接，所述的人机交互系统12包括依次电路连接的显示器13、中央处理器和键盘14，中央处理器为单片机(中央处理器图中未示出)。
[0020]激光测距仪5采用双测尺差相法，激光测距仪5内设激发器、接收器、鉴相器，鉴相器通过测量激发器激发的两列不同波长的波与接收器接收的两列波的相位差计算出瓦斯收集管I中的液面下降高度，即通过测量不同光束的相位差，从而准确的得到瓦斯收集管I内液面下降的高度，继而得出解吸瓦斯体积，不同波长的激光发出后由挡光板7反射至接收器。人机交互系统12可通过控制激光测距仪5按照设定的时间进行测量，并计算和显示煤层瓦斯含量，其中，键盘14具有设置测量参数、输入瓦斯计算参数、保存数据以及测量模式的选择等功能，显示器13用于显示测量数据和计算的结果，单片机主要用于控制激光测距仪5的激发和计算反馈的结果。
[0021]瓦斯收集管I顶部通过第一管子6连接可将瓦斯收集管I内气体排出的气体排出装置，气体排出装置为弹性吸气球9，弹性吸气球9为橡胶球。瓦斯收集管I顶部通过第二管子16连接煤样罐3，并且第二管子16通过穿刺针头4连接所述煤样罐3。所述第一管子
6、第二管子16分别设于瓦斯收集管I的左右两侧，并且第一管子6和第二管子16上均分别设有管开关，管开关用于控制所在第一管子6或第二管子16的打开及闭合，管开关为夹子，并且夹子为螺旋夹8，当然，本实用新型不拘泥于上述形式，夹子也可为弹簧夹。
[0022]所述瓦斯收集管I的底部为呈收缩状的U型底，所述底口 17设于瓦斯收集管I的底端，瓦斯收集管I的底口 17连接有水管2。
[0023]本实用新型所述的煤层瓦斯含量自动测试装置，具体使用过程如下:
[0024](I)先把瓦斯收集管I下部的水管2放到水中，关闭第二管子16上的螺旋夹8，打开第一管子6上的螺旋夹8，按动弹性吸气球9使瓦斯收集管I中的气压小于大气压，在外部大气压的作用下，下部的水通过水管2和底口 17进入瓦斯收集管I内，水的浮力将挡光板7浮起，待液面上升到距激光测距仪55?10cm时，关闭第一管子6上的螺旋夹8以及第二管子16上的螺旋夹8。
[0025](2)用数据线10将激光测距仪5和人机交互系统12连接好。
[0026](3)打开人机交互系统12上的电源开关，打开激光测距仪5，使用单次测量，10min后再次手动打开单次测量，对比两次测量结果无变化，则瓦斯收集管I密封性较好，可以进行下一步测定。
[0027](4)采取煤样后快速装入煤样罐3中，并记录煤样到装入煤样罐3所需的时间tQ，打开第二管子16上的螺旋夹8，使煤样瓦斯进入瓦斯收集管I。
[0028](5)打开测量模式，人机交互系统12将自动控制激光测距仪5按照输入的测定时间进行间隔测量解吸仪中的瓦斯体积。
[0029](6)测量结束后，为了减少不必要的电量损失关闭激光测距仪5。
[0030](7)输入采样时间h，并确定测量数据的组数，后开始进行数据处理，计算结果将在显示器13上显示出最终的结果即解吸瓦斯损失量。
[0031](8)出井后，将装置和打印机及打印机供电电源连接后，在选择状态下，选择所要的打印出的测量组编号，即可打印出该组的测定数据和最终测定结果。
【权利要求】
1.煤层瓦斯含量自动测试装置，其特征在于:包括设置顶口和底口的瓦斯收集管，瓦斯收集管的顶口处设有用于测量瓦斯收集管内液体高度的激光测距仪，瓦斯收集管顶部通过第一管子连接可将瓦斯收集管内气体排出的气体排出装置，瓦斯收集管顶部通过第二管子连接煤样罐，第一管子和第二管子上均分别设有管开关。
2.如权利要求1所述的煤层瓦斯含量自动测试装置，其特征在于:所述激光测距仪与人机交互系统通过数据线信号连接。
3.如权利要求2所述的煤层瓦斯含量自动测试装置，其特征在于:所述的人机交互系统由通过电路依次连接的显示器、中央处理器、键盘构成。
4.如权利要求2所述的煤层瓦斯含量自动测试装置，其特征在于:所述激光测距仪的端部密封插接于瓦斯收集管的顶口内。
5.如权利要求1所述的煤层瓦斯含量自动测试装置，其特征在于:瓦斯收集管内对应激光测距仪设置有可在液面上漂浮的挡光板。
6.如权利要求1所述的煤层瓦斯含量自动测试装置，其特征在于:所述气体排出装置为弹性吸气球。
7.如权利要求1所述的煤层瓦斯含量自动测试装置，其特征在于:所述管开关为夹子。
8.如权利要求1所述的煤层瓦斯含量自动测试装置，其特征在于:所述第二管子通过穿刺针头连接所述煤样罐。
9.如权利要求1所述的煤层瓦斯含量自动测试装置，其特征在于:所述瓦斯收集管的底部为呈收缩状的U型底，所述底口设于瓦斯收集管的底端，瓦斯收集管的底口连接有水管。
10.如权利要求1所述的煤层瓦斯含量自动测试装置，其特征在于:所述第一管子、第二管子分别设于瓦斯收集管的两侧。
【文档编号】G01N33/22GK203745454SQ201420019743
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】刘晓, 王良金, 李锋, 候玉亭, 贵宏伟, 梁爽 申请人:河南理工大学