煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置及方法与流程

本发明属于瓦斯治理，涉及煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置及方法。

背景技术：

1、煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定主要包含两个环节，一是测定钻孔施工及封孔，二是测定与观测结果确定。而根据标准要求，观测及测定结果确定需要技术人员在现场定期开展相关工作，一方面，受煤层瓦斯赋存条件的影响，现场观测时间存在较大差异，观测时间较长时，一定程度上增加了项目开展成本，不利于工作的高效开展；另一方面，只进行人工观测，无其它方式对数据进行横向对比，测定结果有可能存在较大误差；第三，从煤矿主体瓦斯灾害治理需求和矿监部门数据溯源执法等方面来说，将煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定与智能化矿山建设相结合是不可或缺的一部分工作。综上所述，一方面，为了提高煤矿井下瓦斯压力直接测定的效率和准确性，实现测定过程中的减人、降本、增效；另一方面，使测定方法和工艺的改进与行业要求提升具有同步性，为煤矿主体瓦斯灾害治理和矿监部门数据溯源执法提供必要辅助，有必要对传统的煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定方法进行科技赋能，实现井下煤层瓦斯压力快速自动测定。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置及方法，以实现目标区域煤层瓦斯压力的快速准确测定。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置，包括安装在测压管外露端头的转换接头、与转换接头相连的机械式压力表、自动补气装置和数显压力传感器，以及用于拍摄测定现场的摄像头，数显压力传感器和摄像头与地面数据接收分析终端相连，地面数据接收分析终端实时接收井下瓦斯压力变化数据，同步生成瓦斯压力动态变化曲线，并以一定频次输入摄像头或瓦检人员观测数据进行人工-在线准确度分析，实现了煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定过程中的减人增效，提高了瓦斯压力测定结果的准确度，丰富了智能化矿山建设相关内容。

4、可选地，自动补气装置包括沿流体流动方向顺次设置的气源、过滤器、电磁阀、单向阀，以及控制电磁阀开闭的自动控制器。

5、可选地，转换接头与机械式压力表、自动补气装置、数显压力传感器之间均设有手动阀。

6、可选地，摄像头安装在位于测压钻孔上方的煤层顶板上。

7、可选地，转换接头的各接口内径相同。

8、一种煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定方法，提供如上述所述的煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置，包括以下步骤：

9、s1：施工测压钻孔并封装测压管；

10、s2：安装调试煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置；

11、s3：自动充气临界压力值设定：设定自动充气临界压力值为首次充入补偿气体压力值以下一定范围，自动充气采用间歇补偿的方式；

12、s4：目标区域瓦斯压力直接测定：打开手动阀、自动补气装置，以实现根据现场具体条件间歇自动补气；

13、s5：目标区域瓦斯压力自动观测：s4开始的同时，地面数据接收分析终端实时接收井下瓦斯压力变化数据，同步生成瓦斯压力动态变化曲线，然后以一定频次输入摄像头或瓦检人员观测数据进行人工-在线准确度分析，同时，摄像头自动捕捉测定现场的异常变化并实时报警，地面数据接收分析终端显示压力测定完毕后，在地面数据接收分析终端中输入必要参数对结果进行修正。

14、可选地，设定自动控制器监测到瓦斯压力较首次充入补偿气体压力低0.1mpa时，电磁阀自动打开开始充气，进行压力补偿，如此循环自动进行。

15、可选地，首次充入补偿气体压力值为预测瓦斯压力的一半。

16、可选地，必要参数包括测压孔内流出水量体积v、测压管管内空间体积v1、钻孔预留气室空间体积v2、测压管长度l；

17、水平测压钻孔、下行测压钻孔及无水的上行测压钻孔不修正，对于有水的上行测压钻孔按照以下方法进行修正：

18、当v>v1,并且v-v1<v2时：

19、当v>v1,并且v-v1≥v2时：p修正＝p表压-0.01lsinθ；

20、当0<v≤v1时：

21、可选地，测压钻孔的孔径为65～95mm，里侧钻孔封堵装置距离孔底为2m，外侧钻孔封堵装置距离孔口为1m，测压管(5)的直径为φ50mm。

22、本发明的有益效果在于：一方面，提高了测定效率和准确性，实现了测定过程中的减人、降本、增效；另一方面，使测定方法和工艺的改进与行业要求提升具有同步性，为煤矿主体瓦斯灾害治理和矿监部门数据溯源执法提供必要辅助。

23、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置，其特征在于：包括安装在测压管(5)外露端头的转换接头(20)、与转换接头(20)相连的机械式压力表(9)、自动补气装置(11)和数显压力传感器(10)，以及用于拍摄测定现场的摄像头(17)，数显压力传感器(10)和摄像头(17)与地面数据接收分析终端(19)相连。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置，其特征在于：自动补气装置(11)包括沿流体流动方向顺次设置的气源(16)、过滤器(13)、电磁阀(12)、单向阀(15)，以及控制电磁阀(12)开闭的自动控制器(14)。

3.根据权利要求1所述的煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置，其特征在于：转换接头(20)与机械式压力表(9)、自动补气装置(11)、数显压力传感器(10)之间均设有手动阀(8)。

4.根据权利要求1所述的煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置，其特征在于：摄像头(17)安装在位于测压钻孔上方的煤层顶板(2)上。

5.根据权利要求1所述的煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置，其特征在于：转换接头(20)的各接口内径相同。

6.一种煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定方法，提供如权利要求1～5任一所述的煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定方法，其特征在于：设定自动控制器(14)监测到瓦斯压力较首次充入补偿气体压力低0.1mpa时，电磁阀(12)自动打开开始充气，进行压力补偿，如此循环自动进行。

8.根据权利要求6所述的煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定方法，其特征在于：首次充入补偿气体压力值为预测瓦斯压力的一半。

9.根据权利要求6所述的煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定方法，其特征在于：必要参数包括测压孔内流出水量体积v、测压管管内空间体积v1、钻孔预留气室空间体积v2、测压管长度l；

10.根据权利要求6所述的煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定方法，其特征在于：测压钻孔的孔径为65～95mm，里侧钻孔封堵装置距离孔底为2m，外侧钻孔封堵装置距离孔口为1m。

技术总结本发明涉及煤矿井下煤层瓦斯压力主动快速自测定装置及方法，属于瓦斯治理技术领域。该装置包括安装在测压管外露端头的转换接头、与转换接头相连的机械式压力表、自动补气装置和数显压力传感器，以及用于拍摄测定现场的摄像头，数显压力传感器和摄像头与地面数据接收分析终端相连，地面数据接收分析终端实时接收井下瓦斯压力变化数据，同步生成瓦斯压力动态变化曲线，并以一定频次输入摄像头或瓦检人员观测数据进行人工‑在线准确度分析，实现了煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定过程中的减人增效，提高了瓦斯压力测定结果的准确度，丰富了智能化矿山建设相关内容。技术研发人员：马凯,周厚权,袁德权,马钱钱,史永涛,陈宾,张颖异,高振勇,申凯,巴全斌,谢长虹,古兴龙,贾丽明受保护的技术使用者：中煤科工集团重庆研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11