DGC型瓦斯含量直接测定装置说明书.docx

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DGC型瓦斯含量直接测定装置说明书

DGC型瓦斯含量直接测定装置

目次

1概述………………………………………………………………………………………………1

2产品性能…………………………………………………………………………………………1

3工作原理…………………………………………………………………………………………3

4安装、使用及操作………………………………………………………………………………3

5故障分析与排除………………………………………………………………………………11

6运输、贮存………………………………………………………………………………………12

7开箱及检查……………………………………………………………………………………12

附录A……………………………………………………………………………………………13

附录B……………………………………………………………………………………………14

附录C……………………………………………………………………………………………15

附录D……………………………………………………………………………………………16

1概述

DGC型瓦斯含量直接测定装置（以下简称含量装置）是一套实验室结合井下使用的装置。

主要用于直接、快速地测定和计算出煤层可解吸瓦斯含量（Qm）、煤层瓦斯含量（Q），装置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、水分测定系统、气体成分测定系统（选配）和数据处理系统几个部分；采用该装置进行可解吸瓦斯含量、瓦斯含量测定，具有测定周期短、费用低、工作量小、成功率高的优点，一般8小时内即可完成含量测定。

产品型号的组成及代表意义如下：

本产品井下部分为取芯管取芯工艺，不存在直接对煤矿井下危险爆炸性气体的安全威胁的电器设备。

2产品性能

2.1适用条件

工作环境温度（℃）5～38

工作相对湿度（％）≤90

大气压力（kPa）80～134

取芯管：

煤质较硬、施工钻孔便于取出煤芯的煤层、便于施工上向取芯钻孔的煤层

压风连续定点取样装置：

较软煤层、水平孔、向上孔或角度小于30°的下向孔

石门揭开煤层前煤层瓦斯含量测定

在无破坏金属绝缘和无干扰气体的环境中

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：

￠73、￠90

最大取芯深度：

50m

取芯钻孔倾角：

>12°

（2）压风连续定点取样装置

钻杆直径：

φ42、φ50

最大取样深度：

下向孔不小于20m，上向孔不小于60m

取样钻孔倾角：

水平孔、上向孔、小于30°下向孔

（3）井下解吸系统

井下需解吸时间：

30min

井下解吸管量程：

800ml

井下解吸管精度：

2ml

2.2.3地面瓦斯解吸系统

电源：

220V

解吸管精度：

5ml

解吸管有效量程：

2000ml/组、3000ml/组

微型真空泵抽气速率：

3L/min

温度计：

（-50～0～50）℃

电子气压表：

977hPa～1340hPa

2.2.4称重系统

最大称量2000g

灵敏度0.1g

环境温度5～35℃

电源电压220v（＋10％～－15％）

功率5W

2.2.5煤样粉碎系统

装料粒径：

≤26mm

出料粒径：

（80-200）目

工作电源：

380V，50HZ

一次装料量：

≤1000g/钵

粉碎时间：

（3-5）min

电机功率：

1.5kW

2.2.6水分测定系统

最大荷载：

10g

分度值：

5mg

微分标尺读数范围：

（0～1）g

水分测定准确度：

±0.2g％

温度调节范围：

（75～160）℃

电源及功耗：

220V50HZ260W

2.2.7气体成分测定系统（根据用户需要选配）

主要测定：

O2、N2、CH4、CO2

类型：

双热导、微分子筛（5A）

标气：

一瓶，35%CH4、1%CO2、15%O2、49%N2

载气：

一瓶，高纯氢气

2.2.8数据处理系统

软件的安装：

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；

软件运行环境：

本软件操作系统为windowsXP，office办公系统要求2003版本；

软件主要功能：

用户管理、Q值计算、输出报表、重新计算和帮助。

3工作原理

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；然后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Qm＝Q1＋Q2＋Q3。

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。

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不小于20m2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60cm和一个高度为40cm的铁质或固定试验平台。

本套设备安装即实验室的建设需专人指导下进行，如图2、3所示。

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训。

含量装置的使用流程图如图1所示。

图1含量装置使用流程图

4.3含量装置的操作

4.3.1操作总则

此总则为含量装置实验室操作规程总则，具体为地面解吸系统、煤样称量系统、粉碎解吸系统、水分测定系统、气体成分测定系统（选配）和数据处理系统的操作规程详见各独立操作规程。

4.3.1.1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训。

4.3.1.2实验气体中含有易燃易爆甲烷和氢气，实验前必须打开实验室排气扇。

4.3.1.3实验前准备：

包括地面解吸装置例如实验液体的事先配制，量管中气体的排空。

4.3.1.4解吸和取气：

首先进行地面解吸仪解吸玻璃管的气密性检查，然后连接胶管，缓慢打开煤样筒阀门，按照实验室纪录表格记录解吸量Q22、实验室温度和大气压力。

4.3.1.5选样称重：

把全部煤样缓慢分散倒入煤样盆中，去掉矸石后再称量煤样净重，按照附表记录煤样净重。

选取煤样（选取有代表性的，尽量均匀选取各段），分成两部分，约100～200g，称重，按照附表纪录各煤样重量。

4.3.1.6粉碎和取气：

首先进行地面解吸仪解吸玻璃管的气密性检查，然后把煤样放入料钵并密封好料钵；设定粉碎时间为3～5分钟。

按照附表记录解吸量；关闭粉碎机，关闭气路阀门，打开粉碎罐倒出煤粉，并用脱脂棉擦拭干净料钵。

重复操作另一个样品。

4.3.1.7气体成分分析（选配）：

打开实验室外载气瓶阀门，使载气压力稳定在0.4MPa，通气约5~10分钟后打开色谱仪总电源；对色谱仪进行温度设定，使色谱仪预热大约1小时后，再打开桥流开关；按照说明书要求进行色谱分析标定后进行气体成分分析；分析完毕先关闭系统，再关闭桥流开关、总开关、过45～60分钟后再关闭载气阀门。

4.3.1.8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。

4.3.1.9含量计算：

把两个附表的实验记录表格填入计算程序，计算出结果并保存。

4.3.2井下取芯系统操作

4.3.2.1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。

4.3.2.2取样钻孔的准备：

①采用取芯管取样时：

取芯管包括单层取芯管、双层采煤管和改进型双层三种型号；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；采用双层采煤管与改进型双层取芯管（外径89mm）可施工直径为108mm的钻孔。

②采用压风连续定点取样装置时：

选择相配套钻机和钻头，进行。

4.3.2.3取芯方式分为巷帮取样方式和迎头走向取样方式。

4.3.2.4在取芯地点安装好钻机并保证正常工作并检查取芯管是否到位、钻杆是否能和取芯管联接，钻头（φ90和φ108两种）大小是否和取芯管外径配套、煤样筒和工具箱是否携带至井下。

4.3.2.5确定取芯钻孔倾角、方位、钻头直径、开孔高度、取芯管及钻机型号并做好相关记录。

4.3.2.6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采用水进行取芯；取芯过程水量大小可根据煤层软硬情况进行调整。

4.3.2.7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；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，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。

4.3.2.8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。

4.3.2.9上述4.3.2.5~4.3.2.7针对取芯管取芯，对于压风连续定点取样装置参见其说明书。

4.3.2.10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。

4.3.3井下解吸系统操作

4.3.3.1井下解吸系统包括井下解吸仪、煤样筒（取芯）、矿用大气压力表（含温度计）、秒表、机械手表、连接胶管及扳手；下井前要仔细准备并反复检查上述携带物品，保证无遗漏且完好；需将密封装置充气放入清水中检查气密性。

4.3.3.2井下取芯及解吸系统至少配备2名工作人员；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3～7的准备工作。

4.3.3.3首先将井下解吸仪底塞打开灌水至适当刻度（根据煤层瓦斯含量大小确定），放入密封垫圈后拧紧底塞。

4.3.3.4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后要立即倒置井下解吸仪，使底座朝下并观察底塞是否有漏水现象。

4.3.3.5解吸仪灌水完毕并检漏后将其悬挂，用乳胶管一端连接解吸仪进气嘴，一端待煤样筒装入煤样后连接煤样筒出气嘴。

4.3.3.6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。

4.3.3.7打开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（KPa）和温度计读数（℃）。

4.3.3.8煤样取出后立即装入煤样筒，安装好密封圈盖紧煤样筒盖，完毕后快速把煤样筒出气嘴连接到乳胶管的一端。

4.3.3.9打开出气阀门前准确读数井下解吸仪液面（凹液面）刻度并作记录作为初始刻度，打开阀门瞬间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，然后每一分钟读取液面刻度一次，直至30min结束；当解吸瓦斯体积达到井下解吸仪最大量程85%时，关闭解吸仪阀门重新灌水后继续解吸；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。

所读读数务必做好记录填入相应已准备的表格。

4.3.3.10在井下解吸过程中要仔细做好开始解吸时间。

4.3.3.11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，待上井时一同带入井上实验室；取另一空煤样筒重复上述3～10中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。

4.3.3.12注意事项：

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。

井下解吸装置连接图如图2所示。

1—管体；2—进气口；3—排水口；4—灌水通道；5—底塞；6—煤样筒；7—连接胶管；8—吊耳

图2井下解吸装置连接图

4.3.4地面瓦斯解吸系统操作

4.3.4.1.地面解吸系统建立在地面实验室内，包括地面瓦斯解吸仪和煤样筒。

4.3.4.2.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。

4.3.4.3.地面解吸装置包括地面瓦斯解吸测量管和煤样粉碎瓦斯解吸测量管，并配有化学试剂（指示剂）的液体；将煤样筒出气嘴连接到地面瓦斯解吸测量管上，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，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。

4.3.4.5.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，是否有漏气存在，若存在要及时排除方可进行瓦斯解吸。

4.3.4.6.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。

4.3.4.7.当实测解吸瓦斯体积达到单根测量管最大量程85%时，打开转换手柄用第二根测量管测量；或两根测量管同时使用。

若解吸瓦斯体积超过两个测量管总量程80%时，关闭煤样筒阀门进行换水，并重复4.3.4.3~4.3.4.6操作步骤。

4.3.4.8记录周围环境的温度、大气压力及测试人员等。

4.3.4.9测量结束后，记录释放出的瓦斯量Q22，Q22与井下瓦斯解吸量Q21之和换算为标况下单位质量瓦斯体积即为可测量瓦斯含量Q2；解吸完毕后转入煤样称重操作系统。

4.3.4.10若有多个待解吸煤样，可依次按照5～8进行解吸，直至全部解吸结束。

地面瓦斯解吸系统连接图如图3所示。

4.3.5.4粉碎煤样称重：

从煤样盆中取两份相等量的二次煤样，记录二次煤样重量G2，煤样的质量一般是50克到200克，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。

如果两份二次煤样测试结果有较大的差别，应该再取第三份二次煤样。

4.3.5.5若煤样粒度较大（粒径大于26mm），则用铁锤在破碎试验台上砸为较小颗粒（最大粒度不超过26mm），测量每份二次煤样的质量G2后，逐份将煤样装入粉碎机容器中粉碎解吸。

4.3.5.6注意事项：

在电子天平上放被称量物时要轻拿轻放，所称量物品切勿超过其最大量程；称量结束后及时把称量物从电子天平上取下以避免长时间使电子天平处于受重状态；称量结束后要关机断电。

关于电子天平的详细操作及注意事项详见电子天平使用说明书。

4.3.6.煤样粉碎系统操作

4.3.6.1粉碎系统包括振动台、料钵、冲击块、和扳手、锤子等工具；控制台设有时间定时装置。

图3地面瓦斯解吸系统管路连接示意图

4.3.6.2将称量好的二次煤样放入缸体内，盖好带有密封圈的盖子，并压紧密封严实。

4.3.6.3连接容积测量装置（其操作与地面解吸系统中测量管操作相同），检查气路部分的气密性，保证气路系统和缸体、盖三者之间不漏气。

4.3.6.4将粉碎机定时器定时为3～5min，运行时观测解吸瓦斯量体积Q31或Q32，当实测解吸瓦斯体积达到测量管最大量程的85%时，要重新排气吸水后继续测定。

4.3.6.5若两份同质量的煤样瓦斯解吸量Q31和Q32相差不大，则取其平均值作为残余可解吸瓦斯含量Q3并作记录；若二者相差过大，则要重新称取第三份二次煤样进行粉碎。

4.3.6.6煤粒在粉碎机粉碎3～5min，或粉碎至基本无可解吸瓦斯解吸出为止。

切勿长时间粉碎！

4.3.6.7粉碎结束后，将缸体内煤样倒出并用棉花擦拭干净，重复3～7步骤进行另一份煤样的粉碎，直至全部煤样粉碎结束。

4.3.6.8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。

4.3.6.9注意事项：

二次煤样应及时粉碎；振动台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。

粉碎机的详细操作见其使用说明书。

4.3.7.水分测定仪操作

水分测定仪的操作说明详见其使用说明书。

4.3.8气体成分测定操作规程（选配）

4.3.8.1气体成分测定仪器包括：

气相色谱仪（双热岛型）、色谱分析载气、标气（O2、N2、CH4、CO2）、计算机、打印机、手泵和气样袋（两个）。

4.3.8.2实验室气样采集：

若煤样在实验室内瓦斯解吸量大，可在煤样地面解吸装置中解吸完毕后，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）；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。

4.3.8.3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，先应用手泵将气样袋排空，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。

4.3.8.4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于通风状态。

4.3.8.5气体成分分析（气体色谱仪操作规程）

（1）打开氢气，减压阀输出压力0.4－0.6MPa。

（2）打开色谱仪主机电源开关，色谱仪液晶屏显示开机画面，按【下页】键，进入温度设定状态设置温度后按【确认】键。

（3）按【下页】键，进入程序升温设定页面进行程序升温的相关设定后按【确认】键。

（4）按【下页】键，切换到外部事件表界面，进行外部事件表的相关设定。

（5）按【运行】键，切换到状态显示界面。

（6）当色谱仪液晶屏的右上角出现“@”时，按【运行】键，程序开始升温，外部事件开始执行，仪器开始计时。

（7）打开计算机，进入色谱仪工作站。

（8）等各路温度达到设定值之后，打开桥流开关。

（9）待计算机显示屏上基线平稳之后，输入气样进行分析。

（10）分析结束后，按【复位】键，关闭桥流开关，使仪器降温：

柱温在50度以下；气化室在150度以下；热导检测器在100度以下。

（11）关闭色谱仪主机电源。

（12）过45～60分钟后关闭氢气。

4.3.8.6色谱仪的操作必须两人在场才能进行，一名人员操作，另一名人员在旁监督，如有操作差错应及时提出。

4.3.8.7注意事项：

色谱仪操作需要专人进行，并且要进行操作培训并理解和掌握操作流程后方可在技术人员指导下进行试操作，当熟练掌握后方可独立进行操作；在色谱分析过程中存在一定要开启排气扇做好通风工作，同时要注意载气和标气瓶的保护，以防止其倾倒。

色谱系统的详细操作见其操作使用说明书。

4.3.9数据处理系统操作规程

数据处理采用“瓦斯含量直接测定系统”软件进行处理。

4.3.9.1软件的安装：

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。

4.3.9.2软件主要功能包括：

用户管理、Q值计算、输出报表、重新计算和帮助。

4.3.9.3用户首次使用本软件时可进行设置用户管理。

4.3.9.4进入Q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。

4.3.9.5数据输入完毕并进行计算结束后，点击“输出报表”菜单，则自动生成Excel格式的数据处理信息。

4.3.9.6对照记录数据确认无误后，计算结束，做好数据保存工作。

4.3.9.7注意：

煤的破坏类型根据所取煤样的块度：

棒状、大块、大小块、碎块块和粉状分别对应选择Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ；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

故障现象

原因分析

排除方法

备注

井下取芯过程取芯管钻进速度明显变慢

钻头磨钝

更换新的钻头

煤样筒漏气

“O”型密封圈错位或断裂

校正密封圈位置或更换新密封圈

关闭地面解吸仪通气阀门后液面有下降现象

粉碎机盖或煤样筒盖未压紧、解吸玻璃管手柄阀门未旋到正确位置、玻璃管塞子未涂密封油脂、乳胶管联接不牢固、未将手柄处于工作状态

拧紧粉碎机或煤样筒盖、检查玻璃管手柄所处位置使其处于关闭状态、将玻璃管塞子涂抹真空油脂、检查乳胶管联接处使其牢固

粉碎机运转不正常或有异常声响等

参照粉碎机使用说明书所述常见故障及处理方法进行排除

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，转用途中应在室内贮存。

色谱分析仪以及其它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

开箱后请按照说明书所列附件清点产品。

b）随产品文件及附件

①产品使用说明书

②相应的附件见发货清单

附录A

井下采样及煤样中气体解吸速度测定记录

井下采样记录

 煤样编号

采样日期年月日

采样地点

煤芯管规格采样罐号

采样深度m

进尺m

煤芯长度m

开始退钻时间

日时分

开始取芯时间

日时分

取芯结束时间

日时分

开始解吸时间

日时分

煤样中气体解吸速度测定记录

累计观测时间

T5

min

量管读数

V

mL

累计观测时间

T5

min

量管读数

V

mL

累计观测时间

T5

min

量管读数

V

mL

1

11

21

2

12

22

3

13

23

4

14

24

5

15

25

6

16

26

7

17

27

8

18

28

9

19

29

10

20

30

大气压力（P1）kPa

水温（t1）℃

采样地点地质概况

煤芯描述

审核采样人员测试人员

附录B

实验室测定记录表

 煤样编号

测定日期年月日

采样地点

大气压力（P1）kPa

水温（t1）℃

Q22测定记录

煤样重量

g

量管读数

mL

起

止

Q3测定记录

煤样

第一份煤样

第二份煤样

粉碎时间

起

止

起

止

 测定备注：

量管读数

mL

起

止

起

止

煤样重量

g

水分测定记录

第一份煤样Mad1

第二份煤样Mad2

气体成分分析

气体