GME型瓦斯含量直接测定装置---使用说明书(2012.3.21)

1、GME型煤层瓦斯含量直接测定装置 说明书产品使用说明书GME型煤层瓦斯含量直接测定装置版 本 号： 3.0 出版日期： 2011/10/16 青岛科海矿业技术服务有限公司感谢您选购本产品！为了保证安全并获得最佳的效能，使用产品前，请详细阅读使用说明书并妥善保管，以备今后参考使用。1GME型煤层瓦斯含量直接测定装置 前言前 言本说明书详细的介绍了GME型煤层瓦斯含量直接测定装置，使用者请务必仔细阅读。GME型煤层瓦斯含量直接测定装置 目录目 录1 概述12工作原理23组成及结构特征24各组成部分主要技术指标55安装、使用及操作步骤76典型故障处理117维护和保养118运输、贮存129开箱机检查1

2、210资质编号12GME型煤层瓦斯含量直接测定装置 说明书13GME型煤层瓦斯含量直接测定装置1 概述煤层瓦斯含量是指单位质量（体积）中的煤体内所含瓦斯的总量，它是研究煤层瓦斯赋存状况的一个主要参数，是预测矿井瓦斯涌出量和煤与瓦斯突出的重要依据。瓦斯含量直接测定法所指的瓦斯含量是指单位质量的煤在20和一个大气压下条件下所直接测定和计算出的煤层瓦斯解吸量，不包括瓦斯残存量，单位为m3/t，其表达基准为原煤基。采用保持或代表煤层实际情况的煤样，不考虑原始煤层中的水分和非煤物质的存在。其主要有三个部分组成：瓦斯损失量（Q1）：瓦斯损失量是指单位质量的煤芯从原始位置开始脱离煤体到被装入煤样筒开始测定这

3、个过程中，在钻孔和巷道中所释放出的瓦斯量。煤芯瓦斯解吸量（Q2）：是指煤单位质量的煤芯从装入煤样筒开始到被粉碎之前所解吸出的瓦斯量。粉碎瓦斯解吸量（Q3）：是指在一个大气压力下，单位质量的煤芯在粉碎过程中和粉碎后一段时间内所解吸出的瓦斯量。1.1 产品特点1.1.1 煤层瓦斯含量直接快速测定，周期短，系统误差小。1.1.2 瓦斯解吸速率测定，瓦斯解吸特征指标测定，准确可靠。1.1.3 系统自动化程度高，计算软件考虑了瓦斯在煤中自然解吸状态。1.1.4 适用于煤屑与不同破坏程度的煤芯。1.2主要用途和使用范围1.2.1主要用途GME型煤层瓦斯含量直接测定装置主要用于煤矿井下煤层瓦斯含量的测定。1

4、.2.2适用范围高瓦斯、突出煤矿的煤层。1.3型号的组成及其代表的意义1.4环境条件1.4.1.环境温度：040，整个系统不宜在室外日晒，应在清洁环境中工作。1.4.2环境相对湿度：75%。1.4.3测量装置必须在无腐蚀、不含油分的环境下工作；1.4.4介质温度必须控制在050之间；1.4.5不得让固体异物进入整个测量系统。1.5安全特征井下测量装置不使用电和压风系统，因此不用防爆标志。2工作原理煤层瓦斯含量可以用可解吸瓦斯含量和常压残存量求得，可解吸瓦斯含量（Qm）是指单位质量的煤在20和一个大气压条件下所含有的可解吸瓦斯含量，单位为m3/t，其表达基准为原煤基。可解吸瓦斯含量（Qm）的值等

5、于瓦斯损失量（Q1）、煤样瓦斯解吸量Q2、煤样粉碎后的瓦斯解吸量（Q3）三者之和。常压残存量Qc可根据煤矿瓦斯抽采基本指标计算，利用GME型煤层瓦斯含量直接测定装置测得可解吸瓦斯含量（Qm）即可推算得到煤层瓦斯含量。通过向煤层施工取芯钻孔，用井下取信系统将煤芯从煤层深部取出，及时放入煤样筒中密封；用井下解吸系统测量煤样筒中煤芯的瓦斯解吸速度及解吸量，并以此来计算瓦斯损失量Q1；把煤样筒带到实验室然后在地面解吸仪上测量从煤样筒中释放出的瓦斯量, 与井下测量的瓦斯解吸量一起计算煤芯瓦斯解吸量Q2；将煤样筒中的部分煤样经称量系统称重后装入密封的粉碎系统加以粉碎，测量在粉碎过程及粉碎后一段时间所解吸出

6、的瓦斯量（常压下），并以此计算粉碎瓦斯解吸量Q3；借助水分测定系统、气体成分测定系统和数据计算系统求取可解吸瓦斯含量：瓦斯损失量、煤芯瓦斯解吸量和粉碎瓦斯解吸量之和就是可解吸瓦斯含量，即 QmQ1Q2Q3。根据煤矿瓦斯抽采基本指标计算常压残存量Qc，则可得出煤层瓦斯含量Q= Qm+Qc。3组成及结构特征GME型煤层瓦斯含量直接测定装置主要包括以下5个部分：井下解吸量测定装置、煤样粉碎系统、实验室瓦斯解吸系统、数据处理系统，还有附属的称重装置，水分测定装置等。3.1井下解吸量测定装置井下解吸量测定装置采用排水集气法，如图所示，瓦斯解吸速度测定仪连接煤样罐拧紧之后，每间隔一定时间记录量管读数及测定

7、时间，连续观测（30120）min或解吸量小于2cm3/min为止。开始观测前30min内，间隔1 min读一次数，以后每隔(25)min读一次数；同时记录气温、水温及大气压力。测定结束后，密封煤样罐，并将煤样罐沉入清水中，仔细观察5min，如果发现有气泡冒出，则该试样作废需重新取样测试；如不漏气，送实验室继续测定。1排水口；2量管；3弹簧夹；4底塞；5排气管；6穿刺针头或阀门；7煤样罐；8吊环3.2煤样粉碎系统煤样粉碎系统包括外壳、控制系统、固定装置、振动系统、气路系统、上部防护罩、样罐、碾盘、温度传感器组成，如下图所示。该系统利用碾盘在物料上作相对运动，对物料施加剪切力，从而使物料发生破裂

8、，具有破碎比高、小型化、使用寿命长和噪声比较低的等优点。1防护罩；2支撑装置；3煤样罐固定装置；4紧停按钮；5外壳；6固定夹子；7消音材料；8固定凹槽；9“Start/Stop”按钮；10控制箱；11底部紧固螺丝煤样罐通过固定装置固定在转轴平台上，气路系统连接到样罐中，样罐可以完全封闭，在样罐端盖上安装空心螺杆，该螺杆的内端深入到端盖的内部，深入部分和温度传感器连接在一起，温度传感器的导线由空心螺杆的中心孔引出到端盖以外；样罐内碾盘在高速旋转下和物料产生离心力，发生相对运动，对物料施压剪切力，从而使物料发生破碎，物料粉碎过程中所产生的气体可以在样罐内作辅助集中，然后经过气路系统导出；在转轴平台

9、上有振动弹簧，弹簧和转轴呈平行设置；另外该仪器上部防护罩内部采用消音材料，能够极大的消除粉碎过程中产生的噪声；在机体和机座之间设有固定螺栓，可防止粉碎过程中发生振动位移，且粉碎机必须固定在一个平坦的平面内，如果地面是倾斜或者是不均匀的，粉碎机将移动，防护罩和外壳之间设置有支撑装置，它可以使上部防护罩张开到一定角度而不至于掉落，同时在打开时还具有缓冲的效果；由于这种粉碎机在控制箱上有定时装置，因而可以直观而精确的调节粉碎时间，实现自动化。3.3实验室瓦斯解吸系统实验室瓦斯解吸系统与粉碎系统的煤样罐相连接，煤样罐是通过端盖完全密封的，粉碎后的瓦斯通过样罐端盖的出口由胶管进入量管，量管液面下降的刻度

10、即为当前大气状态下的解吸瓦斯量，最后换算成标准状态下的解吸瓦斯量。 1粉碎机；2弹簧夹；3胶管；4接管；5量管；6玻璃管；7水盆；8电磁阀；9流量控制装置；10真空泵；11温度传感器；12液面显示屏；13箱体；14温度表；15大气压力表；16气泵开关；17温度开关；18气压开关；19背光开关；20总电源开关3.4数据处理系统数据处理采用“GME型煤层瓦斯含量直接测定装置”软件进行处理。本处理软件为免安装版，双击运算主程序即可进入数据处理界面，主要包括用户管理、Q值计算、输出报表、重新计算和帮五大模块，用户首次使用本软件时可进行设置用户管理，能够自动生成Excel格式的数据处理信息。4各组成部分

11、主要技术指标1）井下解吸量测定装置瓦斯解吸速度测定仪观测时间：30min瓦斯解吸速度测定仪解吸管量程：1000ml瓦斯解吸速度测定仪解吸管精度：2ml2）WZP-190温度传感器测量范围：-200450规格：L-50mm3）大气压力传感器测量范围：950hPa1400hPa4）温度及大气压力智能数字显示器使用条件：环境温度050；相对湿度90%电源电压：（85265）VAC(电源频率50±2.5Hz)或24VDC±10%基本误差：0.5%F.S±1字；显示分辨率输入特性：热电偶型、电压信号型：输入阻抗大于500k标准电流型：输入阻抗小雨250热电阻型：印第安电阻要

12、求05，三根相等热电偶型仪表内部冷锻补偿温度范围：050直流电源输出：电压24V，最大电流50mA，直接配二线制无源变送器显示位数：四位红色LED显示安装方式：装盘和机芯采用全卡入式重量：约0.5kg功耗：5W5）解吸管解吸管数量：4根解吸管有效量程：1000ml/解吸管精度：2ml6）真空泵型 号：PCF5015N工作电压：DC 24v（本安）。工作电流：DC 3MA。功率：12W流量：15 L/min真空度(绝对压力)：50 Kpa负压 (相对压力：-50 Kpa最大输出压力(相对压力)：100 Kpa体 积(最大外形尺寸)：156×64×72重 量：1000g7）背光

13、灯类型：冷阴极萤光灯管管径：4mm管长:800mm管电流：59MA管电压: 200700v功率：17W色温：280012000K中心辉度：1600030000CD寿命：30000h8）煤岩快速粉碎机电机数据：型号 YZUL-10-6；电压 220V 功率 0.75kw 激振力 10KN电流 3.8A 频率 50HZ 振动频率 960次/分煤样钵尺寸：直径 216mm 高 102mm煤粉机尺寸：长 786mm 宽 611mm 高 1190mm装料粒径：26mm出料粒径：（80200）目一次装料量：1000g/钵粉碎时间：（35）min5安装、使用及操作步骤5.1安装GME型煤层瓦斯含量直接测定装

14、置需要在地面建立面积大于25m2的地面实验室，实验室的建设需要专业人员进行指导。实验室需要配有冷暖空调或者暖气来保证室温，另需配有数个平整的固定试验平台以及水池、灭火器、排气扇等实验室基础设施。5.2使用GME型煤层瓦斯含量直接测定装置的使用需要井下取芯人员两名（不包括打钻人员），一名实验室专职人员。操作人员在进行实验时需要进行相关培训，提前详细阅读测定装置各组成部分的说明书，熟悉操作方法和步骤。GME型煤层瓦斯含量直接测定装置的操作流程图如下：5.3操作步骤5.3.1钻取煤芯取芯方式有两种，即巷帮取样方式和迎头走向取样方式，取芯时应尽可能的减少取样时间，如实反映打钻过程中的喷孔、顶钻、排粉等

15、情况。1）首先根据取芯管尺寸施工预定深度的钻孔，钻孔直径由取芯管外径确定，如采用外径73mm的取芯管可施工直径为90mm的钻孔；采用外径89mm的取芯管可施工直径为108mm的钻孔。采用压风连续定点取样装置时应选择相配套钻机和钻头。2）在井下取芯地点安装并进行钻机的调试，检验取芯管、钻杆、钻头是否配套且连接正常，检查所需的煤样筒等设备的配件是否齐全。3）根据方案设计和现场实际情况确定取芯钻孔倾角、方位、钻头直径、开孔高度，做好相关参数和取芯管及钻机型号的记录。4）打钻时先用开孔钻头施工，采用湿式钻进；当钻进到预定深度后退出钻杆换用取芯管采用水进行取芯。在取芯过程中应根据煤层软硬情况适当的调整水

16、量大小。5）当取芯管送达孔底后，调整钻进参数，进行取样钻进，同时用秒表记录起钻时间；当取芯管装满后停止钻进，同时记录钻进结果时间。6）将取芯管快速自钻孔退出，将取芯管所取煤样进行适当分选，装进煤样筒，记录煤样筒密封时间。在煤样筒标签上记录取芯时间、取芯位置、取芯位置埋深、煤样粒度大小、取芯深度以及各步骤中要求记录的时间。7) 若需要取多个煤芯，重复上面3个步骤即可。5.3.2 井下解吸量测定在进行井下解吸量测定过程中，要注意检查煤样筒的气密性和井下解吸仪的防漏水性。测定前，将密封装置放入清水中检查气密性，气密性良好方可进行井下解吸量测定。煤样筒在装样密封、送达实验室、实验室解吸量测定过程中一定

17、要确保阀门处于关闭状态，否则测定结果将出现较大误差，实验数据失去准确性和可靠性。1）将井下解吸仪的底赛打开，注入清水。注水时井下解吸仪的底座朝上，注水量应当根据煤层瓦斯含量进行调整，注完后拧紧底塞，将底座朝下，检查是否有漏水现象，防止因漏水造成测量结果不准确。若存在漏水现象，则应进行检查，采用更换密封垫圈等方法，直至达到要求方可进行测定。将解吸仪的进气嘴与乳胶管相连。2）打开煤样筒盖，检查煤样筒盖上阀门的出气嘴是否存在堵塞现象，并将煤样筒阀门置于开启状态，放置在密封圈旁以方便取样后快速密封。3）煤样取出后立即装入煤样筒，安装好密封圈盖紧煤样筒盖，将煤样筒出气嘴迅速连接到乳胶管的另一端。4）打开

18、矿用大气压力表和温度计盖子让其暴露在空气中，待读数稳定后读取大气压力和温度计读数并做好记录。5）记录井下解吸仪凹液面刻度作为初始刻度，然后打开出气阀门，待气体涌出后迅速读取液面刻度作为0min刻度并打开秒表计时。每分钟读取并记录液面刻度一次，直到30min的测定时间结束。如果解吸瓦斯体积接近井下解吸仪最大量程的80%时，应当关闭解吸仪阀门，液面稳定后读取液面刻度并记录，将井下解吸仪重新注水后继续进行解吸量测定，得到30min内解吸瓦斯量，用以推算瓦斯损失量Q1。解吸30min后解吸仪读数与初始刻度读数之差即为井下瓦斯解吸量Q21。6）解吸完毕后关闭煤样筒阀门，将煤样筒置于清水中进行气密性检测，

19、如果煤样筒存在漏气现象，那么本煤样所得解吸量数据作废。如果气密性良好，则带回实验室。7）若需要进行多个煤样的实验，则应当另取空的煤样筒，重复上面的操作步骤进行其他煤样的解吸。5.3.3 实验室瓦斯解吸量测定在进行实验室瓦斯解吸量测定之前，应当进行地面解吸仪解吸玻璃管的气密性检查，确认气密性良好后连接胶管，缓慢打开煤样筒阀门5.3.3.1 实验室煤芯瓦斯解吸量测定1）完成井下瓦斯解吸量测定后，测定人员应当尽快升井并把装有煤样的煤样筒带入实验室进行地面瓦斯解吸测定，记录到达实验室和开始地面解吸测定的时间。2）打开地面解吸系统的背光灯管，将煤样筒的出气嘴连接到地面瓦斯解吸系统解吸测量管上。将玻璃管控

20、制手柄置于吸水排气档启动真空泵进行排气吸水，当液面到达适当的位置时停止吸水，液面位置可根据瓦斯解吸量做适当调整。3）调整解吸管的操作手柄将置于隔绝真空泵连通状态，使解吸管处于密封状态。此时应对解吸管进行密封性检测，观察解吸管液面下降情况，是否有漏气现象存在，如果密封性存在问题则应在排除后进行瓦斯解吸量的测定。4）缓慢打开煤样筒阀门，根据解吸速度，隔一定的时间读取瓦斯解吸量，同时注意观察解吸量和解吸速度的变化规律，以便及时发现异常情况，当判定误差较大时，实验数据应当作废。5）当解吸瓦斯体积达到单根测量管最大量程的80%时，通过控制手柄用第二根测量管进行测量；或着两根测量管同时使用。若解吸瓦斯体积

21、超过两个测量管总量程80%时，关闭煤样筒阀门，待读数稳定后记录数据，更换解吸管中的水，重复以上解吸量测量的步骤。6）在进行瓦斯解吸量测定时，记录实验室地面解吸系统周围环境的温度、大气压力等参数。7）待测量结束后，记录释放出的总瓦斯量Q22，将井下瓦斯解吸量Q21于Q22换算为标准大气压下的瓦斯体积后相加，即得到可测量瓦斯含量Q2。5.3.3.2 粉碎瓦斯解吸量测定1）选取整芯或较块度较大的等质量的煤样两份，煤样的质量一般为50200g，记录二次煤样重量，确保二次煤样和全煤样有相同的特性。在电子天平上进行煤样称重时，煤样不能够超过电子天平的最大量程，且要轻拿轻放。称量结束后将煤样及时取下，避免长

22、时间使电子天平处于受重状态，称量结束后要关机断电。2）如果选取的煤样粒径大于26mm，则应当在破碎试验台上用铁锤进行破碎，使煤样的最大粒度不超过26mm。测量各二次每样的质量后将煤样分别装入煤样粉碎系统中粉碎解吸。将称量好的二次煤样放入煤样粉碎系统的缸体内，确认盖子的密封圈完好后盖好盖子，并压紧密封。3）将煤样粉碎系统连接至容积测量装置，检查气路的气密性，确认气路系统和缸体、盖三者之间不漏气后方可进行测定。4）将煤样粉碎系统的定时器设定为35min，开始粉碎后进行解吸瓦斯量体积Q3的观测，当解吸瓦斯体积达到测量管最大量程的80%时，应当关闭阀门，记录数据，重新排气吸水后继续测定，将两次的体积相

23、加，得到Q3。如果两份煤样的粉碎瓦斯解吸量测定结果有较大区别，则应当两外选取二次煤样重复测试，直到有两组的测试结果较为接近。5）煤样粉碎系统运行结束，基本无可解吸瓦斯解吸出时结束粉碎。将缸体内的煤样倒出并将缸体清理干净后，按照上述步骤进行另一份煤样的粉碎。6）将未粉碎煤样、粉碎后的两次煤样分别装入煤样袋，并填写标签一同放入煤样袋保存；标签所填内容包括：取芯时间、取芯地点、取芯深度、煤样总重、粉碎二次煤样重量及其粉碎解吸量等。5.3.3.3 煤芯水分测定及气体成分煤芯水分测定包括原煤的水分测定和煤芯的水分测定，原煤在取芯点附近按照取芯标准取芯。在进行气体成分分析过程要打开排气扇并尽可能地使室内处

24、于通风状态。如果煤样在实验室内瓦斯解吸量大，可在实验室进行气样采集，当煤样在实验室内的解吸量不大时，由于解吸管内混入的空气量过大，对气体成分分析影响严重，应进行井下取样。1）实验室气样采集：验室解吸系统中解吸完毕后，将气样袋连接到与解吸管相连的真空泵出气口，启动真空泵进行抽气将瓦斯和空气的混合气体排入气样袋（两袋）；2）井下气样采集：具体做法为在井下不同取芯钻孔内取气，将取气管用黄泥封入孔内，先将气样袋中的空气排空，然后用手泵连接取气管和气样袋，进行手动取气；若孔内瓦斯量较大可不用手泵抽取，直接连接取气管和气样袋后进行取气。5.3.4 数据处理分析打开数据处理软件，进入Q值计算数据输入界面，选择