瓦斯压力测定仪工作原理

MWYZ-HⅢ型主动式煤层瓦斯压力测定仪使用说明书华北科技学院二○○八年十月一、煤层瓦斯压力测定技术概述煤层瓦斯压力是瓦斯涌出和突出的动力，也是煤层瓦斯含量多少的标志。

准确测定煤层瓦斯压力对有效而合理地制定矿井防治瓦斯的措施，预测预报煤与瓦斯突出的危险性，具有重要意义。

几十年来，国内外学者对煤层瓦斯压力测定方法进行了大量的研究，提出的测定方法主要有间接测定法和直接测定法两类。

间接测定法一般用于难以进行直接测压的条件，计算准确性依赖于其它瓦斯参数的结果，只能作为参考。

直接测定法是用钻机由岩层巷道或煤层巷道向预定测量瓦斯地点打一钻孔，然后在钻孔中放置测压装置、再将钻孔严密封闭堵塞并将压力表和测压装置相连来测出瓦斯压力。

直接测定法的关键是封闭钻孔的质量。

根据封孔原理的不同，一般将封孔方法分为被动式与主动式。

被动式封孔的历史可以追溯到19世纪，长期以来一直被国内外采用。

经过近百年的发展，该测压方法基本上没有发生变化，都是采用黄泥、水泥沙浆、胶圈、胶囊等进行封孔测定。

由于被动式封孔方法对钻孔周边微裂隙缺乏封堵能力，故而只适用于孔周微裂隙不大的致密岩石段的封孔，在松软岩层及煤层中容易发生瓦斯泄漏，造成所测瓦斯压力值偏低。

主动式封孔测压方法由20世纪80年代周世宁院士提出，其基本原理是“固体封液体、液体封气体”，即利用两个膨胀胶囊，在胶囊之间充入具有一定压力的粘液，粘液的压力略高于瓦斯压力，粘液在压力作用下渗入钻孔周边裂隙，杜绝瓦斯的泄漏，从而使测出的瓦斯压力值等于煤层真实的瓦斯压力。

近年来，在周世宁院士的带领下，借助国家“十五”科技攻关项目的支持，华北科技学院进行了不懈努力，研制了新型主动式煤层瓦斯压力测定仪。

该测定仪采用新型封孔材料，适于直接在各种煤层中进行瓦斯压力测定，仪器结构简单、操作方便、测定过程快捷，“固、液、气”三相封孔特性使测定结果准确可靠，从而为煤层瓦斯压力测定工作奠定了良好的基础。

二、MWYZ-HⅢ型主动式煤层瓦斯压力测定仪结构MWYZ-HⅢ型主动式煤层瓦斯压力测定仪结构如图1所示。

煤层瓦斯压力的测定及其分析贾文青;刘中华;胡耀青;常宗旭【摘要】As one of basic parameters of gas in mine,methane pressure is critical for accurate measurement.The process of pressure measurement includes： site and approach selection,borehole drilling,sealing,and pressure observation.The pressure analysis is to use specific technique with proper sealing materials and calculation in order to prevent the gas outburst.%煤层的瓦斯压力是矿井瓦斯基本参数之一,准确测定煤层瓦斯压力具有重要意义。

测压过程主要包括：选择测定地点和测定方法、开掘钻孔、封孔以及压力的观测确实。

压力分析是指采用适当的封孔材料经过特定的工艺以及计算,最终来防止瓦斯涌出。

【期刊名称】《山西煤炭》【年(卷),期】2011(031)010【总页数】4页(P22-24,44)【关键词】瓦斯压力;钻孔;分析【作者】贾文青;刘中华;胡耀青;常宗旭【作者单位】太原理工大学阳泉学院,山西阳泉045000;太原理工大学阳泉学院,山西阳泉045000／太原理工大学采矿工艺研究所,山西太原030024;太原理工大学采矿工艺研究所,山西太原030024;太原理工大学机械工程学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TD712.3煤层瓦斯压力是煤层孔隙内气体分子热运动撞击所产生的作用力，它在某一点上各向大小相等，方向与孔隙壁垂直，煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量多少、瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象的潜能大小的基本参数，在研究与评价瓦斯储量、瓦斯涌出、瓦斯流动、瓦斯抽放与瓦斯突出问题中，掌握准确可靠的瓦斯压力数据最为重要。

《超长钻孔瓦斯压力测定技术研究》篇一一、引言随着煤炭开采的深入，超长钻孔瓦斯压力测定技术逐渐成为煤矿安全生产的重要环节。

瓦斯压力的准确测定对于预防瓦斯突出、保障矿井安全具有重要意义。

本文旨在研究超长钻孔瓦斯压力测定的技术方法，分析其在实际应用中的效果，为煤矿安全生产提供技术支持。

二、研究背景与意义瓦斯压力测定是煤矿安全领域的一项关键技术。

随着矿井深度的不断增加，超长钻孔瓦斯压力测定成为保证煤矿安全生产的迫切需求。

在矿井中，瓦斯压力的变化对煤炭的开采过程、通风系统和设备运行具有重要影响。

因此，研究超长钻孔瓦斯压力测定的技术方法，对预防瓦斯事故、提高矿井安全生产水平具有重要意义。

三、研究现状目前，国内外在超长钻孔瓦斯压力测定技术方面已有一定研究。

常用的方法包括气体状态方程法、孔底传感器测量法等。

然而，在实际应用中仍存在诸多问题，如测量误差大、实时性差等。

因此，本文将对现有的技术进行综合分析，并提出新的研究方向。

四、技术研究1. 测定原理与仪器设计（1）测定原理：本研究的理论基础为气体动力学和热力学原理。

通过分析瓦斯在超长钻孔中的流动特性，建立瓦斯压力与钻孔参数之间的关系模型。

（2）仪器设计：设计一种适用于超长钻孔的瓦斯压力测定仪器，包括传感器、数据采集与传输系统等。

传感器应具有高灵敏度、高精度等特点，能够实时监测瓦斯压力的变化。

数据采集与传输系统应具有较高的稳定性，确保数据的准确性和实时性。

2. 测定方法与步骤（1）选择合适的超长钻孔进行试验，根据实际需求设计钻孔参数。

（2）安装瓦斯压力测定仪器，确保传感器与钻孔紧密接触。

（3）进行预处理和校准，确保仪器处于最佳工作状态。

（4）开始测量瓦斯压力，记录数据并进行分析。

（5）根据测量结果，分析瓦斯压力的变化规律及其对矿井安全生产的影响。

五、实验结果与分析1. 实验结果：通过实际试验，验证了所设计的瓦斯压力测定仪器的准确性和可靠性。

测量结果与实际瓦斯压力值相比，误差较小，具有较高的精度和实时性。

矿井瓦斯的检测仪器引言矿井瓦斯是地下煤矿和煤矿开采过程中不可避免的产物。

瓦斯的积聚和爆炸性质对矿工的生命安全和矿山的生产安全构成了巨大威胁。

为了及时发现和监测矿井瓦斯的变化，保障矿工的生命安全，矿井瓦斯的检测仪器应运而生。

矿井瓦斯检测仪器的分类根据检测瓦斯的原理和方法，矿井瓦斯检测仪器可以分为两大类：传统型瓦斯检测仪器和现代型瓦斯检测仪器。

传统型瓦斯检测仪器传统型瓦斯检测仪器主要包括集中监测装置和个人式检测仪器。

1.集中监测装置集中监测装置适用于较大规模的矿井，通过布置在矿井关键位置的传感器进行瓦斯浓度的实时监测。

常见的集中监测装置有：–复合型液晶显示器：通过传感器读取瓦斯浓度数据，并在液晶显示屏上显示实时数据。

可以方便地监测整个矿井的瓦斯浓度情况。

–声光报警装置：通过传感器感知瓦斯浓度超过安全阈值时，触发声音和灯光报警，提醒矿工采取相应的安全措施。

–数据采集系统：将传感器采集到的数据通过线路传输到计算机软件中，可以对数据进行存储和分析，为矿山管理提供有力的支持。

2.个人式检测仪器个人式检测仪器适用于矿工携带，在工作过程中对瓦斯浓度进行检测。

常见的个人式检测仪器有：–瓦斯抽气仪：通过抽取矿井气体样本，并测定气体中的瓦斯含量来进行瓦斯浓度的检测。

–气体泵吸式检测仪：通过吸入矿井气体，经过内部传感器检测气体浓度，并通过显示屏显示测量结果。

–持续式瓦斯浓度报警器：通过感测矿井气体，当瓦斯浓度超过设定阈值时，发出声音和光信号警示。

现代型瓦斯检测仪器现代型瓦斯检测仪器采用了更先进的技术和方法，提高了检测的准确性和使用便捷性。

1.红外线吸收式瓦斯检测仪器红外线吸收式瓦斯检测仪器利用红外线的特性来检测瓦斯浓度。

它能够检测多种瓦斯，如甲烷、乙烷、丙烷等。

检测原理是瓦斯分子在特定波长的红外线照射下吸收红外辐射的能量，通过测量红外线的减弱程度来确定瓦斯浓度。

2.电化学式瓦斯传感器电化学式瓦斯传感器是一种以电化学反应原理来检测瓦斯浓度的传感器。

巩义铁生沟煤业有限责任公司15采区二1煤层瓦斯基本参数测定技术方案编制单位：河南理工大学编制人：杨韶昆2013年09月28日技术方案会审表煤层瓦斯基本参数是煤层瓦斯储量计算、瓦斯涌出量预测、煤与瓦斯突出危险性预测、瓦斯抽放评价和煤矿瓦斯灾害综合治理的基础性参数。

巩义铁生沟煤业有限公司是一年产量120万吨的生产矿井。

根据河南省煤炭工业局“豫煤安[2006]251号”文件（2006年4月）批复，铁生沟煤矿瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井。

矿井15采区为新开接替采区，目前，15采区三条岩石下山巷道已掘进完成，为了采区安全生产，早期掌握该区瓦斯赋存情况，在揭煤前必须进行煤层瓦斯含量、压力及煤层透气性系数等基本参数的测定工作。

以期指导矿井安全生产工作，对采区揭煤和瓦斯抽放设计提供依据。

为提高瓦斯基本参数准确和精度，确保各项测定工作的顺利进行，特编制本方案。

一、取样钻孔兼测压孔布置按照煤炭行业标准MT/T638-1996中有关测压钻孔的要求，在具体选择测压孔位置时，应避开地质构造裂隙带、采动等影响范围，测压孔见煤点与地质构造裂隙带、采动影响范围至少要大于40m；同一地点设2个测压孔时，两个测压孔的见煤点的距离应大于20m。

根据以上要求并结合现有的巷道条件，本次测定取样工作安排在15采区上、下车场内，同一测点分别设置2个钻孔，下山联络巷内设置2个钻孔。

本次测定工作计划共布置6个取样钻孔，其中上下车场和中部联络巷内各设置1个测压孔。

开孔位置布置在距巷道底板高度1.6m处，开孔仰角在35°～45°，与巷道走向夹角为90°。

每个测点两测点相距20米以远。

由于采区内煤层厚度变化较大，为保证取样成功，决定在每个钻孔中根据不同深度分别取2个煤样。

取样位置在见煤1.5m和进入煤层3m处。

钻孔开孔平面位置图如图1、钻孔剖面图见图2所示。

钻孔布置参数见表1。

表1 钻孔布置参数表图2 钻孔布置剖面图以上6个钻孔见煤后，利用取芯钻，根据要求采取煤样，然后将煤样立即装入特制的煤样罐中进行密封，并利用瓦斯解吸仪在现场解吸测定瓦斯解吸量；然后密闭后送至实验室进行残余瓦斯含量的测定等瓦斯基本参数和工业分析。

任务二 煤层瓦斯压力及其测定【主要内容】一、煤层瓦斯压力及其分布规律 二、煤层瓦斯压力测定原理 二、煤层瓦斯压力测定方法四、瓦斯压力测定要求与数据处理五、实训与操作-钻机施工钻孔测定瓦斯压力《煤矿安全规程》要求，为了预防石门揭穿煤层时发生突出事故，必须在揭穿突出煤层前，通过钻孔测定煤层的瓦斯压力，它是突出危险性预测的主要指标之一，又是选择石门防突措施的主要依据。

同时，用间接法测定煤层瓦斯含量，也必须知道煤层原始的瓦斯压力。

因此，测定煤层瓦斯压力是煤矿瓦斯管理和科研工作需要经常进行的一项内容。

一、 煤层瓦斯压力及其分布规律煤层瓦斯压力是煤层裂隙和孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的作用力。

其单位是MPa(兆帕)。

它是煤层裂隙和孔隙内游离瓦斯热运动的结果。

根据大量的测定结果表明，在甲烷带内，煤层的瓦斯压力随深度的增加而增加，多数煤层呈线性增加，可以按下式预测深部煤层的瓦斯压力：)(00H H m p p -+= （1-2-1）式中 P ——在深度H 处的瓦斯压力，MPa ；P 0——瓦斯风化带H 0深度的瓦斯压力，MPa ，一般取0.15～0.2，预测瓦斯压力时可取0.196；H 0——瓦斯风化带的深度，m ； H ——煤层距地表的垂直深度，m ；m ——瓦斯压力梯度，MPa/m 。

可由下式计算：101=H H P P m —— （1-2-2）式中 P 1——实测瓦斯压力，MPa ；H 1——测瓦斯压力P 1地点的垂深，m 。

实际应用时，m 一般取为0.01±0.005。

煤层瓦斯的压力应该实际测量。

根据我国各煤矿瓦斯压力随深度变化的实测数据，瓦斯压力梯度m 一般在0.007～0.012 MPa/m ，而瓦斯风化带的深度则在几米至几百米之间。

表1-2-1是我国部分矿井的煤层瓦斯压力和瓦斯压力梯度实测值。

表1-2-1 我国部分矿井的煤层瓦斯压力和瓦斯压力梯度实测值对于一个生产矿井，应该注意积累和充分利用已有的实测数据，总结出适合本矿的基本规律，为深水平的瓦斯压力预测和开采服务。

矿井瓦斯检测仪及其使用教案矿井瓦斯监测仪及其使用第一节光学瓦斯检测仪及其使用一、光学甲烷检测仪的特点及构造1、光学甲烷检测仪的功能和特点光学甲烷检测仪是用来测定甲烷浓度，也可测定其他气体浓度的一种仪器。

按其测量甲烷浓度的范围，分为0~10%（精度0.01%）和0~100%（精度0.1%）两种。

这种仪器的特点是携带方便，操作简单，安全可靠，但构造复杂，维修不便。

2、光学甲烷检测仪的构造光学甲烷检测仪有很多种类，我国生产的主要有AQG-1型和AWJ型，其外形和内部构造基本相同。

AQG-1型甲烷检测仪外形是个矩形盒子，由气路、光路和电路三大系统组成。

（1）、气路系统。

由吸气管、进气管、水分吸收管、二氧化碳吸收管、吸气橡皮球、气室和毛细管等组成。

（2）、光路系统。

由光源、聚光镜、平面镜、平行玻璃、气室、折光棱镜组、反射棱镜组、望远镜系统组成。

（3）、电路系统。

其功能和作用是为光路提供电源。

该系统由电池、灯泡、光源盖、光源电门和微读数电门等组成。

瓦斯鉴定器主要部件的名称、作用：照明装置组：是仪器产生干涉条纹的光源部分，灯泡的额定电压1.35V，0.3A带光屏的聚光镜组：汇集光源，使之增强亮度。

平面镜组：光线经过此镜分裂为两束光线，由于镜座的作用，该镜向后倾斜55度。

折光棱镜组：将平面镜射出的两列光束经两次90度反射后，折回平面镜上。

反射棱镜组：用于调节光谱的位置。

物镜组：调节镜座可使干涉条纹在分化版上成像清晰测微镜组：转动微动手轮时，因齿轮带动刻度盘和测微玻璃座，使其偏转，产生光线的偏折，使干涉条纹移动主要供测定1%以下的微数使用。

目镜组：起放大作用，便于观察。

通过旋转镜座调节视度，看清光谱。

在0~10%范围共2１道刻线吸收管组：内吸收管装有氯化钙或硅胶，用以吸收水分；外吸收管装纳石灰，用以吸收CO2。

气室组：共分三格两侧为空气室，中间为瓦斯室为平衡气室内的大气压力，装有盘型管。

按钮组：分为上下两个按钮，分别用来控制测微和光源系统的照明电路。

便携式瓦斯检测仪原理
便携式瓦斯检测仪是一种用于检测空气中瓦斯浓度的设备。

它常用于矿井、石油、化工、建筑等行业中，可以及时发现和预警瓦斯泄漏，确保工作环境的安全。

便携式瓦斯检测仪的原理是基于传感器技术。

主要包括电化学传感器、红外线传感器和半导体传感器三种。

电化学传感器是最常用的一种，它通过将待测气体与电极进行反应，产生电流或电势变化来检测气体浓度。

电化学传感器由气敏层、电极和电解质组成。

当气体分子进入气敏层时，与电极上的活性物质发生反应产生电流变化，通过测量电流的大小，可以确定气体浓度。

红外线传感器则利用气体分子对特定波长的红外光的吸收特性进行检测。

传感器中包含一对红外发射器和接收器，发射器会发出一束特定波长的红外线，被待测气体吸收后，接收器会接收到剩余的红外线。

通过测量被吸收的红外线的强度，可以确定气体浓度。

半导体传感器是利用气敏材料的电阻随着气体浓度的变化而发生改变的原理进行浓度测量。

传感器中的气敏材料会与待测气体发生化学反应，使材料电阻发生变化。

通过测量电阻的变化，可以判断气体浓度。

便携式瓦斯检测仪通常配备有显示屏和报警装置。

当检测到瓦斯浓度超过设定的安全阈值时，检测仪会发出声音和光线提示，
提醒人员及时采取安全措施。

总之，便携式瓦斯检测仪通过不同类型的传感器，利用化学反应、光学吸收或电阻变化等原理来测量空气中瓦斯的浓度，以确保工作环境的安全。

实验项目直接法煤层瓦斯压力测定（胶囊—粘液封孔法）一、实验目的煤层瓦斯压力是研究煤层瓦斯赋存、预测瓦斯含量和涌出形式的必要技术参数，也是预测煤与瓦斯突出的发生和发展过程的重要指标。

通过实验，掌握胶囊—粘液封孔法直接测定煤层瓦斯压力的原理、方法及步骤，能够独立设计完成井下的瓦斯压力测定工作。

二、实验原理与实验仪器1.实验原理通过地面钻孔或井下钻孔揭露煤层，安设瓦斯压力测定装置及仪表，封孔后，利用煤层瓦斯的自然渗透作用，使钻孔揭露煤层处或测压室的瓦斯压力与未受钻孔扰动煤层的瓦斯压力达到相对平衡，并通过测定钻孔揭露煤层处或测压室的瓦斯压力来表征被测煤层的瓦斯压力。

按照封孔方式分为主动式和被动式，主动式封孔的基本原理是“固封液，液封气”，即在封闭段两端的固体物质间注入压力密封液，在高于预计瓦斯压力的密封粘液的作用下，密封液渗入孔壁与固体物的裂缝和孔隙周围的裂隙中以阻止煤层瓦斯泄漏（胶囊—粘液封孔）；被动式封孔的基本原理是用固体物充填测压管与钻孔壁之间的空隙（如黄泥、水泥砂浆、聚氨酯等）。

2.现场试验地点选择原则（1）测定地点应优先选择石门或岩巷中，选择岩性致密的地点，且无断层裂隙、断层等地质构造处布置测点，其瓦斯赋存要具有代表性；（2）测压孔应避开含水层、溶洞，并保证测压钻孔与其距离不小于50m；（3）对于测定煤层原始瓦斯压力的测压钻孔应避开采动、瓦斯抽采及其他人为卸压影响范围，并保证测压钻孔与其距离不小于50m；（4）需要测定煤层残存瓦斯压力的测压钻孔则根据测压目的的要求进行测压地点选择；（5）选择测压地点应保证测压钻孔有足够的封孔深度（穿层测压钻孔的见煤点或顺层测压钻孔的测压气室应位于巷道的卸压圈之外）；（6）同一地点应设置两个测压钻孔，其终孔见煤点或测压气室应在相互影响范围之外，其距离除石门测压外应不小于20m；（7）瓦斯压力测定地点宜选择在进风地点，行人少且便于安设保护栅栏的地方。

3．实验仪器实验仪器采用华北科技学院独立研发的MWYZ-HⅢ型主动式煤层瓦斯压力测定仪及相关安装工具、补气气瓶等。

瓦斯解析仪结构及使用说明书名称：型号：MD-2仪器资料：瓦斯解析仪用途：用于井下直接测定采掘工作面，石门揭煤工作面和煤层区域性突出危险性配套 仪器• 瓦斯解析仪技术特点：质量轻，便携带，易操作.瓦斯解析仪主要技术指标：依据 ＜防治煤与瓦斯突出细则 ＞第32,34,38测定钻屑瓦斯解吸指标 △ H2, k1值,该一起最大解吸量 2KPa.MD-2型煤钻屑瓦斯解吸仪主体为一整块有机玻璃加工而成。

由水柱计三通旋塞4、两通旋塞5等组成。

仪器外形尺寸为270 X 120 X 34mm 重量约为0.8kg 。

仪器配备有1、解吸室2、煤样瓶 3 和孔径1mm和3mm分样筛一套，秒表一块，煤样瓶8只MD-2煤钻屑瓦斯解析仪的原理为：在井下不对煤样进行人为脱气和充气的条件下，利用煤钻屑中残存瓦斯压力（瓦斯含量），向一密闭的空间释放（解吸）瓦斯，用该空间体积和压力（以水柱计压差表示）变化来表征煤样解吸出的瓦斯量。

产品使用说明书；一、用途在井下石门揭煤和采掘工作面打钻，测定煤钻屑瓦斯解吸指标△ h2、K1值，以确定工作面煤与瓦斯突出危险性。

二、原理和构造该仪器的原理为：在井下不对煤样进行人为脱气和充气的条件下利用煤钻屑中残存瓦斯压力（瓦斯含量），向一密闭的空间释放（解吸）瓦斯，用该空间体积和压力（以水柱计压差表示）变化来表征煤样解吸出的瓦斯量。

MD-2型煤钻屑瓦斯解吸仪主体为一整块有机玻璃加工而成•仪器构造如图1所示，由水柱计I、解吸室2、煤样瓶3和二通旋塞4、两通旋塞5等组成。

仪器外形尺寸为270X 120X 34mn,重量约为0. 8 kg。

仪器配备有孔径1 mm和3mm分样筛一套，秒表一块，煤样瓶8只。

三、仪器主要技术性能1 .煤样粒度：1〜3mm-2. 煤样重量：10g：3. 测定指标：△h2、K14 .水柱计测定最大压差200m m水柱5.仪器系统误差：<± 1. 46%6 .仪器精密度：土Imm水柱1 —水柱计、2—解吸室、3—煤样瓶、4—三通旋塞、5—两通旋塞四、测定方法和步骤1. 测定前的必要准备①给水柱计注水，并将两侧液面调整至零刻度线；②检查仪器的密封性能.一旦密封失败，需更换新的“ O'型密封圈：③准备好配套装备，如秒表、分样筛等。