DGC瓦斯含量直接测定装置使用说明书

1、ISO9001:2000认证企业 产品使用说明书DGC 型瓦斯含量直接测定装置感谢您选购本产品！为了保证安全并获得最佳效能，安装、使用产品前，请详细阅读本使用说明书并妥善保管，以备今后参考。中煤科工集团重庆研究院执行标准： Q/MKC 355-2010 版 本 号： 3.2 出版日期： 2012.12目 录1 概述 . 2 2 产品性能. 2 3 工作原理. 4 4 安装、使用及操作 . . 4 5 故障分析与排除（见表1） . . 11 6 运输、贮存 . . 11 7 开箱及检查 . . 11 附录A . 12 附录B . 13 附录C . 14 附录D . 181 概述DGC 型瓦斯含量

2、直接测定装置（以下简称含量装置）是一套实验室结合井下使用的成套测定设备。由井下测定装置和地面测定装置组成，分为井下取芯与井下解吸系统、地面瓦斯解吸系统、称重系统、煤样粉碎解吸系统、水份测定系统和数据处理系统，是目前精度最高、速度最快的煤层瓦斯含量（W ）及可解吸瓦斯含量（W a ）测定设备，属国家“十五”等多项科技攻关研发的国内独有专利技术，获得2009年度中国煤炭工业协会科学技术一等奖。该装置具有测定工程量小、操作简单、维护量小、使用安全等特点，依据GB/T23250煤层瓦斯含量井下直接测定方法设计制造。产品型号的组成及代表意义如下： 本产品井下测定装置不存在直接对煤矿井下危险爆炸性气体的安

3、全威胁的电器设备。2 产品性能2.1 适用条件工作环境温度（） 038 工作相对湿度（） 95 大气压力（kPa ） 75134取芯管：适用于煤质较硬且有一定角度上向孔煤层。 在无破坏金属绝缘和无干扰气体的环境中。不适用于严重漏水钻孔、瓦斯喷出钻孔及岩芯瓦斯含量测定。 2.2 主要技术指标 2.2.1测定时间：<24h 2.2.2井下取芯与井下解吸系统（1）取芯管取芯管直径：73mm 取芯深度：>30m 取芯钻孔倾角：>12°（2）井下解吸系统井下解吸管量程：800ml井下解吸最小刻度：2ml空盒气压表：a. 高原型（50102KPa ）、b. 平原型（80106K

4、Pa ）、c. 井下型（92134KPa ） 空盒气压表型号根据煤矿井下使用环境的实际大气压力选配。2.2.3地面瓦斯解吸系统 电源：220V解吸管最小刻度：5ml解吸管有效量程：1000ml/根、1500ml/根 解吸管误差：1000ml ：±5ml ；1500ml ：±10ml微型真空泵抽气速率：3L/min电子温度计：050电子气压表：750hPa 1340hPa2.2.4称重系统 最大称量 2000g 灵 敏 度 0.1g电源电压 220v2.2.5煤样粉碎解吸系统 装料粒径：25mm 出料粒径：(40-180目 工作电源：220V ，50HZ 一次装料量：500g

5、/钵 粉碎时间：(0-5min电机功率：0.75kW2.2.6水份测定系统 最大荷载： 50g 分度值： 5mg 最小样本量：0.5g水份测定准确度：0.32.2.7数据处理系统软件运行环境：本软件运行系统为windows XP、win7 系统；软件主要功能：用户管理、瓦斯含量W 值计算、残存瓦斯含量W c 计算、瓦斯压力换算、输出报表和帮助。3 工作原理该测定装置将煤层瓦斯含量分为：瓦斯损失量W 1、常压瓦斯解吸量W 2、粉碎瓦斯解吸量W 3和残存瓦斯量W c 。通过向煤层施工取芯钻孔，用井下取芯系统将煤芯从煤层深部取出，及时封入煤样筒中；井下进行煤样瓦斯解吸速度测定以及损失时间的记录，依据

6、解吸规律进行瓦斯损失量W 1的计算；把装有煤样的煤样筒带到实验室进行常压解吸，测量从煤样筒中释放出的瓦斯量W 21, 与井下测量的瓦斯解吸量W 22计算煤芯瓦斯解吸量W 2；称量煤样总重后称取二次煤样进行常压粉碎解吸，并以此计算粉碎瓦斯解吸量W 3；则可解吸瓦斯含量Wa 为：Wa W 1W 2W 3。采用朗格缪尔公式计算残存瓦斯量W c ，则可得出煤层瓦斯含量W= Wa+Wc 。 4 安装、使用及操作4.1 含量装置安装本套设备的安装主要为地面实验室的建设，地面实验室需要面积为20m 2左右的地面平房，内部需经过简单装修，配有空调或暖气、水池、两个高度为0.8m 和一个高度为0.4m 的铁质或

7、固定试验平台。配备220V 和380V 电源。因粉碎机工作过程产生一定的噪音，实验室应远离生活区或办公区并配备相应的劳动保护用品。本套设备安装即实验室的建设需专人指导下进行，下面以一组解吸玻璃管的安装为例进行说明，如图1所示。（1）结构介绍。玻璃管：解吸玻璃管用于排液法进行气体体积测定，一组包含两根，分别为带气嘴玻璃管和不带气嘴玻璃管，带气嘴玻璃管的气嘴为进气嘴，并联使用，用于增加解吸玻璃管量程。每根玻璃管上部有带两个气嘴的玻璃活塞，分别为气嘴1、气嘴2、气嘴3和气嘴4。微型真空泵：微型真空泵用于排气吸液，将工作液吸入解吸玻璃管内。密封容器：密封容器为煤样筒或粉碎机。（2）解吸玻璃管之间以及玻

8、璃管和微型真空泵之间的连接。用乳胶管将解吸玻璃管气嘴2和气嘴3连接、解吸玻璃管气嘴4与微型真空泵吸气嘴1连接、乳胶管与微型真空泵排气嘴2连接。（3）玻璃管与密封容器的连接。将密封容器的出气嘴与解吸玻璃管进气嘴连接。1000ml型带气嘴玻璃管1000ml型不带 气嘴玻璃管乳胶管乳胶管乳胶管微型真空泵1吸气嘴1气嘴4气嘴3气嘴2气嘴1（a ） （b ）图1 地面瓦斯解吸系统管路连接示意图4.2 含量装置使用本实验室的使用需配备专人，要求为实验室需配备专职人员一名，井下除打钻人员外还需配备取芯人员2名，并且实验前仔细阅读各种实验设备的说明书，掌握各种设备的使用方法及注意事项并且实验室操作人员要进行培

9、训。含量装置的使用流程如图2所示。 图2 含量装置使用流程图4.3 含量装置的操作4.3.1井下取芯及解吸系统操作4.3.1.1下井前的准备工作井下取芯系统除打钻工人外要配备至少2名人员，1人操作1人记录；取芯系统主要为取芯管和井下解吸系统操作规程中的仪器及物品，下井前要进行清点以防遗漏。需将充气后的密封装置浸入清水中检查气密性。钻机及钻杆配套性：取芯方式分为巷帮取样和迎头走向取样。采用取芯管取样时：取芯管包括单层取芯管、双层采煤管两种型号；根据取芯管尺寸先施工预定深度的钻孔，钻孔直径由取芯管外径确定，如采用普通取芯管（外径73mm ）可施工直径为90mm 的钻孔，可用于顺煤层和穿层取样。4.

10、3.1.2井下准备工作到达取芯目的地后在钻机调整或开孔过程中要准备好井下解吸系统，在煤样取出前做好以下的准备工作：首先将井下解吸仪底塞打开灌水至适当刻度（“0”刻度或以下附近），放入密封垫圈后拧紧底塞。在井下解吸仪灌水过程务必注意防止密封垫圈丢失；灌水时要底座口朝上，待灌水完毕并上紧底塞（手持底座进行底塞的旋紧）后要立即倒置井下解吸仪，使底座朝下并观察井下解吸仪内液面是否下降，若无下降则密封良好，若液面下降则检查底塞是否加密封垫圈以及旋紧底塞。解吸仪灌水完毕将其悬挂并检漏后，用乳胶管一端连接解吸仪进气嘴（长度较长的气嘴），出液嘴（长度较短气嘴）待煤样筒装入煤样后连接煤样筒出气嘴，读取液面初值并

11、记录。打开煤样筒盖，准备煤样的装入；打开煤样筒盖上阀门检查出气嘴是否有堵塞现象，并将煤样筒阀门始终处于开启状态，与“O ”型密封圈一起放置一旁以便随时取用。打开矿用大气压力表盖让其暴露在空气中，待读数稳定后读取大气压力(KPa和温度计读数( 。井下解吸装置连接图如图3所示。 1管体；2进气嘴；3出液嘴；4灌水通道；5底塞；6煤样筒；7连接胶管；8吊耳图3 井下解吸装置连接图4.3.1.3取芯管取样取芯钻孔先用开孔钻头施工，采用湿式钻进；当钻进到预定深度后退出钻杆换用取芯管进行取芯；取芯过程水（风）量大小可根据煤层软硬情况进行调整。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

12、时间；钻进至取芯管装满为止，记录钻进结果时间；快速退出取芯管，将所取煤样进行适当分选，选取中间段、块度较大煤样装进煤样筒，并用秒表记录煤样筒密封时间，取样工作结束；之后进行下一轮取芯作业。仔细做好以下记录：取芯时间、取芯位置、取芯位置埋深、取芯人员、钻机及钻头型号、开孔时间及位置、开孔高度、开孔倾角及方位角、煤样粒度大小、煤层厚度、取芯深度、钻机钻进到预定深度时停钻时间、取芯开始时间、取芯结束时间、钻杆退出钻孔时间和开始解吸时间。4.3.1.4煤样封装及井下解吸煤样取出后快速封入煤样筒，封入煤样筒煤样选取粒径较大且质量大于500g ，然后将煤样筒出气嘴用乳胶管与井下解吸仪连接。煤样筒与井下解吸

13、仪连接前准确读初值，井下解吸仪液面（凹液面）刻度并作记录作为初始刻度，连接瞬间待气体涌出后迅速读取液面刻度并打开秒表计时。然后每一分钟读取液面刻度一次，直至30min 结束。若解吸过程中解吸瓦斯体积达到井下解吸仪最大量程85%时，关闭煤样筒阀门重新给井下解吸仪灌水后再开启煤样筒阀门按照操作步骤继续解吸，并将换水时间内的累加解吸量平均分配到换水时间上或开着煤样筒阀门将达到井下解吸仪最大量程85%前一分钟的量向后累加灌水所用时间解吸量后按操作步骤继续解吸；井下解吸瓦斯量数据用以推算瓦斯损失量W 1；井下解吸结束后解吸仪读数终值与初始刻度读数之差即为井下瓦斯解吸量W 21。所读读数务必做好记录填入相

14、应已准备的表格。解吸完毕后关闭煤样筒阀门，并放入清水中进行煤样筒气密性检测，若出现漏气现象则该样作废，若无漏气现象则放置一旁，待升井时一同带入实验室。4.3.1.5多组煤样的采取与解吸重复上述取样与解吸操作进行下一次的取样解吸；待全部取样结束后收好工具放好升井。在升井或地面运输过程中严禁煤样筒相互撞击，以免筒盖或阀门松动漏气！4.3.1.6注意事项尽可能地减少取样时间；如实反映打钻过程中的喷孔、顶钻、排粉等情况；本次井下解吸系统操作过程中一定要注意煤样筒的气密性和井下解吸仪的防漏水性；煤样筒在升井到达实验室直至实验室解吸开始过程中一定确保阀门处于关闭状态；正确使用每个仪器，防止仪器损坏或丢失。

15、4.3.2地面瓦斯解吸系统操作4.3.2.1. 地面解吸系统组成地面解吸系统建立在地面实验室内，包括地面瓦斯解吸仪、煤样筒和工具等。4.3.2.2. 来样登记井下取芯与解吸人员升井后立即把装有煤样的煤样筒带入实验室进行地面瓦斯解吸，并记录到达实验室和开始地面解吸的时间。4.3.2.3解吸前准备工作地面解吸装置包括两组解吸玻璃管（详见4.1），并配有甲基橙（指示剂）的工作液；将煤样筒出气嘴连接到地面瓦斯解吸测量管（1500ml/根）上，开启地面解吸装置背光灯管，操作玻璃管操作手柄到吸水排气档，按动真空泵启动按钮进行排气吸水，当液面到达适当位置（根据瓦斯解吸量确定）时停止，密切注视玻璃管内液面情况

16、，严禁将工作液吸入胶管和微型真空泵中，调节解吸管操作手柄到隔绝真空泵连通状态，使解吸管处于密封状态。解吸管密封性检测：在打开煤样筒阀门解吸开始前观察液面下降情况，若在1min 内玻璃量管内液面无下降则气密性良好，若存在要及时排除方可进行瓦斯解吸。4.3.2.4实验室常压解吸在确认调试完好后，缓慢打开煤样筒阀门，隔一定时间间隔读取一次瓦斯的解吸量，时间间隔的长短取决于解吸速度；并注意观察解吸累计量的变化规律，发现异常及时处理，或报废。当单根解吸玻璃管内液面低于1300ml 时，关闭煤样筒阀门进行换水，并重复上述操作步骤，直至5分钟内无瓦斯气泡冒出为止（约40min ）。记录周围环境的温度、大气压

17、力及测试人员等。测量结束后，记录释放出的瓦斯量W 22，W 22与井下瓦斯解吸量W 21之和换算为标准状况下单位质量瓦斯体积即为常压解吸瓦斯含量W 2；解吸完毕后转入煤样称重操作系统。注意：当煤样筒内瓦斯解吸量较少，且井下温度高于地面实验室温度时，容易产生倒吸现象（地面解吸仪水槽内的水通过胶管吸入煤样筒），地面解吸时应密切注视解吸情况，防止工作液倒吸入煤样筒内。若存在倒吸现象则该样解吸结束，进入下一步操作。4.3.2.5多组煤样的解吸若有多组待解吸煤样，可依次按照4.3.2.34.3.2.4进行解吸，直至全部解吸结束。4.3.3称量系统4.3.3.1称量系统组成称量系统包括电子天平、大煤样盆、

18、小煤样盆、煤样勺等。4.3.3.2煤样总重称量电子天平使用见其说明书。将上述常压解吸结束后的煤样从煤样筒倒入大煤样盆，将矸石、水等非煤物质剔除后进行煤样总重G 称量，并做好相关记录。4.3.3.3粉碎二次煤样称量从煤样盆中取两份相等量的二次煤样，记录二次煤样重量G 2，煤样的质量一般取100200g（当煤样是水煤样时，存在粉碎过程中泥状煤样堵塞气嘴现象，该情况下应减少粉碎煤样量或对气嘴进行相应处理。），选择整芯或较大块的煤样，确保二次煤样和全煤样有相同的特性。若两份二次煤样测试结果相差30%以上，则再取第三份二次煤样。若煤样粒度较大（粒径大于26mm ），则用铁锤在破碎试验台上粉碎到较小颗粒(

19、最大粒度不超过26mm 后进行粉碎。测量每份二次煤样的质量G 2后，逐份将煤样装入粉碎机料钵中粉碎解吸。4.3.4 煤样粉碎解吸系统操作 4.3.4.1系统组成及连接粉碎系统包括振动台、料钵、冲击块和工具。粉碎机电源控制建议使用空气开关进行控制，防止存在短路损坏设备； 粉碎机需进行地线接地并检查电机转动方向；严禁粉碎机电机反转，严禁开盖作业，严禁料钵未压紧作业； 4.3.4.2常压粉碎解吸连接解吸玻璃量管（1000ml/根），其操作与地面解吸系统中解吸玻璃量管操作相同，检查气路部分的气密性，保证气路系统和料钵、盖三者之间不漏气。解吸玻璃量管气密性按照4.3.2.3中检测。粉碎机料钵气密性检测：

20、料钵卡紧后将气嘴与图1中解吸玻璃管气嘴1连接，将解吸玻璃管充水后处于工作状态，将解吸玻璃管气嘴1处于进气放水状态，待量管稳定后若1min 内液面下降小于10ml 则气密性良好。将称量好的二次煤样放入料钵内，盖好带有密封圈的盖子，并压紧密封严实。将粉碎机定时器定时为35min ，运行时观测两份粉碎煤样的解吸瓦斯量体积W 31或W 32，当单根解吸玻璃管内液面低于850ml 时要重新排气吸水后继续测定。若两份同质量的煤样瓦斯解吸量W 31和W 32相差小于30%，则取其平均值作为粉碎解吸瓦斯含量W 3并作记录；若二者相差大于30%，则要重新称取第三份二次煤样进行粉碎。煤粒在粉碎机粉碎35min 左

21、右，待粉碎至1min 中瓦斯解吸量小于10ml 时为止。粉碎结束后，将料钵内煤样倒出并用棉花将料钵和滑块擦拭干净，重复上述步骤进行另一份煤样的粉碎，直至全部煤样粉碎结束。在粉碎起始阶段粉碎解吸瓦斯量较大，容易将粉碎后的煤粉带入地面解吸仪中，造成清洗困难，因此采用过滤器进行过滤。 4.3.4.3煤样保存将未粉碎煤样、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。4.3.4.4注意事项：粉碎机在使用过程中操作人员需配备必要的劳保设备，如耳塞等。切勿长时间粉碎！连续进行多份煤样粉碎时应采取降温

22、措施（如水洗等）进行料钵及滑块的冷却，以免因温度过高影响测定结果。二次煤样应及时粉碎；粉碎机要采取固定和减震措施；操作过程要防止碰撞，避免设备损坏。一天内同一个料钵的连续使用次数应控制在10次以内，且料钵使用寿命有限，若煤样过多可采购多个料钵轮换使用。 4.3.5 水份测定仪操作水份测定仪的操作说明详见其使用说明书。4.3.6 数据处理系统操作规程数据处理采用“DGC 型瓦斯含量直接测定装置计算软件”进行处理。该处理软件采用硬件进行加密，因此运行计算软件时要配合加密狗进行使用，软件界面及功能如图4所示。（1）软件的安装：将安装光盘插入光驱，双击后打开，按照安装要求进行安装。安装结束后插入加密狗

23、双击运算主程序即可进入数据处理界面。（2）软件主要功能：基本信息录入、Wa 值计算、压力P 计算、查询、报表设置和系统帮助等。 图4 DGC型瓦斯含量直接测定装置计算软件（3）数据计算：进入W 值计算数据输入界面，按照之前所记录数据把两个附表的实验记录表格数据填入计算程序并进行点击计算。对照记录数据确认无误后，计算结束，做好数据保存工作。（4）注意事项：煤的破坏类型根据所取煤样的块度：棒状、大块、大小块、碎块和粉状分别对应选择、和；表中所填井下30min 内的瓦斯解吸量为累加解吸量。5 故障分析与排除（见表1）表1 常见故障及处理方法 6 运输、贮存运输过程中应避免强烈振动冲击，运输车船应遮蓬，转运途中应在室内贮存。 精密仪器应存放于无腐蚀性气体及通风良好、干燥的室内仓库。 大气压力表严禁航空运输！7 开箱及检查a ）开箱注意事项开箱后请按