DGC型瓦斯含量直接測(cè)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(cè)定裝置技術(shù)原理、型瓦斯含量直接測(cè)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(lái)源技術(shù)來(lái)源DGCDGC型瓦斯含量直接測(cè)定裝置是我國(guó)型瓦斯含量直接測(cè)定裝置是我國(guó)“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(guó)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(guó)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(guó)家

2、標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)、國(guó)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(jiǎn)簡(jiǎn) 介介DGCDGC型瓦斯含量直接測(cè)定裝置是用于煤層瓦斯含量、可解型瓦斯含量直接測(cè)定裝置是用于煤層瓦斯含量、可解吸瓦斯含量測(cè)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(cè)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(cè)定煤層瓦斯含量，用于礦井采掘部署、開(kāi)直接、準(zhǔn)確測(cè)定煤層瓦斯含量

3、，用于礦井采掘部署、開(kāi)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(cè)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(cè)、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(cè)及區(qū)域驗(yàn)證等方面。域預(yù)測(cè)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(yáng)研究院共同由煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院和沈陽(yáng)研究院共同制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法煤層瓦斯含量井下直接測(cè)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(chǎng)井下直接測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)井下直接測(cè)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(cè)定煤的吸附驗(yàn)室測(cè)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(guò)測(cè)定或推算一定通過(guò)測(cè)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?。┰谟邢迺r(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(cè)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(cè)定，測(cè)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(méi)有貢獻(xiàn)，對(duì)突出沒(méi)有貢獻(xiàn)，也無(wú)法抽采利用。也無(wú)法抽采利用。瓦斯含量直瓦斯含量直接法測(cè)定準(zhǔn)接法測(cè)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(cè)裝置測(cè)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(cè)定煤樣測(cè)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(cè)定下井下解吸儀測(cè)定井下解吸量（井下解吸量（W21）和地面解吸儀測(cè)和地面解吸儀測(cè)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(cè)定在粉碎過(guò)程吸儀測(cè)定在粉碎過(guò)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(zhǎng)；若取樣粒徑較?。ㄈ绮捎脡猴L(fēng)樣時(shí)間（損失時(shí)間）較長(zhǎng)；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(cè)定水分測(cè)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(guò)簡(jiǎn)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(guò)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 m m ；

9、2 、 該 圖 為 實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 備 關(guān) 系 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 6 0 0 m m ， 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 寬 度 也 可 為 6 0 0 m m ；5 、 實(shí) 驗(yàn) 室 應(yīng) 配 備 足 夠 多 的 2 2 0和 3 8 0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

10、 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2 2 0電 源2 2 0 / 3 8 0電 源2 2 0電 源3 8 0電 源工業(yè)分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)M J C 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) ）3 8 0電 源2 2 0電 源3 8 0電 源空 調(diào)2 2 0電 源D G C 實(shí) 驗(yàn) 室鋪 設(shè) 鐵 皮 的 桌子 （ 鐵 皮 厚 度不 小 于 5 m m ）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) 臺(tái)（ 放 置稱 重 系統(tǒng) 、 水分 測(cè) 定系 統(tǒng) 等）解 吸 實(shí) 驗(yàn)臺(tái) （ 高 度為 4 0 0 m m ）2

11、2 0 / 3 8 0電 源2 2 0電 源2 2 0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) ）3 8 0電 源鋪 膠 皮的 地 面 （放 置 脫氣 系 統(tǒng) ）門 門H C A 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

12、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(cè) 定 過(guò) 程煤 樣狀 態(tài)取 樣 過(guò) 各程 時(shí) 刻煤 樣 解 吸時(shí) 間t常 壓 吸 附 瓦斯 含 量 W c粉 碎 解 吸 瓦 斯 含 量 W 3二 次 煤樣 粉 碎煤 樣 總 重 G 及二 次 煤 樣 G 1、 G 2 稱 量粉 碎 前 自 然 解吸 瓦 斯 含 量 W 2地 面 解 吸 瓦斯 含 量 W 2 2地 面 實(shí) 驗(yàn) 室常 壓 解 吸井 下 及 時(shí) 進(jìn)行 3 0 m i n 解 吸關(guān) 閉 煤 樣 筒閥 門 升 井井 下 解 吸 瓦斯 含 量 W 2 1損 失 瓦 斯 含 量 W 1煤 樣 封 入密 封 裝 置煤 樣

13、完 全 暴 露解 吸 時(shí) 間 t 3取 樣 過(guò) 程 煤 樣解 吸 時(shí) 間 t 2孔 底 暴 露 煤樣 解 吸 時(shí) 間 t 1煤 樣 完 全 暴露 于 空 氣 中封 入 煤 樣 筒 后開(kāi) 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(kāi) 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(kāi) 始 暴 露鉆 孔 開(kāi) 孔 到預(yù) 定 深 度 時(shí) 刻瓦斯含量測(cè)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

14、、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(kāi)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(kāi)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(guò)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(kāi)始時(shí)間、取芯結(jié)束時(shí)間和開(kāi)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(guò)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(guò)高而變質(zhì)

15、。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(guò)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(guò)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(lái)后選取粒徑較大、保質(zhì)性好煤塊快

16、速裝入煤樣筒； （2）讀取初值后快速與井下解吸儀連接開(kāi)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(cè)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(guò)程中的噴孔、頂鉆、排粉等情況；本次井下解吸系統(tǒng)操作過(guò)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(kāi)始過(guò)程中一定確

17、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(wèn)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(lái)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(lái)水），進(jìn)行氣密性檢測(cè)。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

18、，開(kāi)啟閥門開(kāi)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(wèn)題、氣密性檢驗(yàn)、換水問(wèn)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(cè)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(kāi)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(guò)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(cè)定系統(tǒng)水分測(cè)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(cè)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