[發明專利]一種煤層瓦斯壓力測定儀及測定方法

有效

• 申請號: 200810243254.0
• 申請日: 2008-12-19
• 公開（公告）號: CN101440707A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 蔣曙光;邵昊;王凱;吳征艷;孟燕
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06;E21F17/18;G01L9/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 唐惠芬

技術領域

本發明涉及一種煤層瓦斯壓力測定儀及測定方法，尤其適用于煤礦井下煤層瓦 斯壓力的直接測定。

背景技術

我國既是世界上煤炭產量最大的國家，也是煤礦瓦斯(甲烷)最為嚴重的國家 之一。每年我國煤礦死亡人數是美國的200倍，印度的10多倍，百萬噸死亡率是 世界平均水平的10倍。據統計，我國現有國有重點煤礦600多個，其中高瓦斯和 突出礦井約占一半。1983～2000年間，全國煤礦平均發生重大瓦斯事故9起，死 亡185人，約占同期煤礦“一通三防”事故總數的16％，死亡人數的49％。此外， 瓦斯是除二氧化碳外造成大氣污染的主要污染源之一，它增大了大氣層的溫室效應， 而全世界煤礦每年排放入大氣的瓦斯量約為300億m3。由此看來，煤礦瓦斯不僅 對礦工生命及國家財產構成重大威脅、嚴重制約煤礦生產能力的發揮，造成了不良 的社會和政治影響，而且還污染了人類賴以生存的大氣環境。因此，瓦斯治理一直 被作為我國煤礦安全生產工作的頭等大事來抓。

近10多年來，為了掌握礦井瓦斯的賦存及涌出規律，以消除爆炸瓦斯源、防 止煤與瓦斯突出事故的發生、開發與利用瓦斯資源，國家組織開展了礦井瓦斯涌出 量預測、瓦斯抽放及局部瓦斯積聚防治技術的攻關研究，取得了一批重要成果，為 保障煤礦安全生產起到了一定的積極作用。在長期治理瓦斯的實踐中，我國已探索 形成了“以煤層瓦斯含量測定為基礎，以瓦斯危險程度預測(瓦斯涌出量預測和煤與 瓦斯突出危險性預測)為依據，以瓦斯防治措施為手段”的瓦斯綜合治理模式。

要有效地進行瓦斯治理工作，首先必須進行比較準確的瓦斯壓力測量，其任務 是測定煤孔隙中所含游離瓦斯的氣體壓力，即氣體作用于孔隙壁的壓力。煤層瓦斯 壓力是決定煤層瓦斯含量的一個主要因素，同時也是對煤層突出危險性進行預測和 評價的基礎性參數。由此可見，煤層瓦斯壓力的測定工作是一切瓦斯防治措施的基 礎，具有不可替代的重要地位。瓦斯壓力值的準確性不但制約礦井瓦斯危險程度預 測的可靠性，而且將影響以此為依據而制定的瓦斯防治措施的有效性與經濟性。

目前人們對煤層瓦斯壓力的測定方法進行了大量研究，并開展了廣泛的煤層瓦 斯壓力測定工作。但最常用和最可靠的方法還是通過井下直接測定法得到的。直接 測定煤層瓦斯壓力方法(簡稱直接測壓法)是用鉆機由巖層巷道或煤層巷道向預定 測量煤層瓦斯壓力的地點打一鉆孔、然后在鉆孔中放置測壓管再將鉆孔嚴密封閉堵 塞并將壓力表和測壓管相連來測出瓦斯壓力。直接測壓法的關鍵是鉆孔封閉的質量， 但是由于有測壓管的存在，造成封孔介質和測壓管之間存在微間隙，導致封孔不嚴， 測壓的時間較長，可能致使煤層瓦斯壓力的測量值與真實壓力值有很大誤差。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種結構簡單，測試方便， 精度高，靈敏度高，使用效果好的煤層瓦斯壓力測定儀及測定方法。

本發明的煤層瓦斯壓力測定儀，由設在煤層內的信號發射器和巷道內的便攜 式可移動接收器構成，其中：信號發射器由壓力變送器，與壓力變送器順序連接的 A/D轉換器、單片機和收發模塊構成；便攜式可移動接收器由收發模塊順序連接單 片機和顯示模塊構成。

所述的壓力變送器由恒流源U5和集成放大器U3組成的放大電路以及插接在 單排插針JP1上的STI100型壓力傳感器構成；所述的A/D轉換器的型號為 MAX1240；所述的單片機的型號為LPC932；所述的收發模塊為nRF905；所述的 顯示模塊的型號為3V工作電壓的陣列1602。

本發明的煤層瓦斯壓力測定方法：

a.先用鉆頭對巖石向著煤層方向鉆一小孔，直至鉆到煤層為止；

b.用鋼管將封裝好的信號發射器擁入小孔底部；

c.用直徑大于小孔徑約40％的鉆頭對小孔進行擴孔，擴孔深度l約為2米；

d.對擴孔進行封孔，阻止瓦斯外溢；

e.將便攜式可移動接收器設在巷道鉆孔封孔位置附近，即可接收信號發射器發 出的數據。