[发明专利]煤层硫化氢气体含量测定系统及测定方法

权利要求书

1.使用煤层硫化氢气体含量测定系统进行的测定方法，煤层硫化氢气体含量测定系统包括煤样罐、气样罐、反应罐和解吸仪，煤样罐、气样罐和反应罐结构相同，均包括罐体和可拆卸连接在罐体顶部的罐盖；

解吸仪包括顶端敞口的箱体，箱体底部盛有水，箱体内设有测量管，测量管上设有刻度线，测量管的底端设有开口，测量管的底端开口位于箱体内的水面以下，测量管的顶端高于箱体内的水面并位于箱体上部，测量管顶端连接有抽气软管，抽气软管连接有抽气装置；

煤样罐的罐盖上连接有煤样罐出气管，煤样罐出气管连接有煤样罐出气阀；

气样罐的罐盖上连接有气样罐进气管和气样罐出气管，气样罐进气管连接有气样罐进气阀，气样罐出气管连接有气样罐出气阀；

反应罐的罐盖上连接有反应罐进出管，反应罐进出管连接有反应罐进出阀；反应罐的罐体底部连接有反应罐进气管，反应罐进气管连接有反应罐进气阀；

煤样罐出气阀通过第一软管与气样罐进气阀相连接；气样罐出气阀通过第二软管连接反应罐进气阀；

反应罐进出阀连接有第三软管，第三软管通入解吸仪的箱体并自下向上通过开口伸入测量管；第三软管上设有连接阀，连接阀与反应罐进出阀之间的第三软管上串联设有玻璃管，玻璃管内设有润湿后的蓝色石蕊试纸；

反应罐进出阀处的第三软管连接有第四软管，第四软管连接有开口向上的反应物进口，第四软管上设有加料阀；连接阀和解吸仪之间的第三软管上设有解吸进气弹簧夹；

罐体与罐盖之间设有防腐密封圈；

所述抽气装置包括由弹性材料制成的吸气管，吸气管顶端设有上单向阀，吸气管底端设有下单向阀，下单向阀与环境大气相通，上单向阀连接所述抽气软管，抽气软管上设有抽气管弹簧夹；

其特征在于按以下步骤进行：

第一步骤是准备步骤，准备步骤中将煤层硫化氢气体含量测定系统安装好；

第二步骤是加料步骤，打开解吸进气弹簧夹、加料阀、连接阀和反应罐进出阀，通过反应物进口向反应罐内注入干燥的氢氧化铁，注入氢氧化铁时反应罐内的气体通过第三软管和解吸仪排入大气；当氢氧化铁在反应罐内的高度达到反应罐高度的三分之二以后，先关闭加料阀，然后关闭解吸进气弹簧夹、连接阀和反应罐进出阀，完成加料步骤；

第三步骤是对解吸仪进行装水和调试；本步骤按国家标准《地勘时期煤层瓦斯含量测定方法》中的规定进行；先在解吸仪的箱体内装入干净水，打开抽气管弹簧夹，通过抽气软管将解吸仪中的水吸入测量管中至测量管装满水，然后关闭抽气管弹簧夹，静置5分钟后，如果测量管内水面不下降，则解吸仪调试结束；如果测量管内水面下降，则检查并确保解吸仪和抽气软管的气密性，重新进行本步骤，直到静置5分钟后测量管内水面不下降，结束本步骤；

第四步骤是煤样采集；具体是将第一软管与煤样罐出气阀相分离，按照国家标准《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》规定的操作采集煤样；

第五步骤是装填煤样，具体是打开煤样罐的罐盖，将采集的煤样装入煤样罐中，盖好罐盖密封煤样，再将第一软管与煤样罐出气阀相连接，从而使煤样罐和气样罐通过第一软管相连接；

第六步骤是进行井下自然解吸瓦斯量的测定；具体是依次打开解吸进气弹簧夹、连接阀、反应罐进出阀、反应罐进气阀、气样罐出气阀、气样罐进气阀和煤样罐出气阀；煤样罐中的气体通过煤样罐出气管、煤样罐出气阀、第一软管、气样罐进气阀、气样罐进气管、气样罐、气样罐出气管、气样罐出气阀、第二软管、反应罐进气阀和反应罐进气管进入反应罐，气体在反应罐内与氢氧化铁进行反应，气体中的硫化氢被去除；去除硫化氢后的气体称为其余气体，其余气体经过反应罐进出管、反应罐进出阀、玻璃管、连接阀和第三软管进入解吸仪的测量管内，将测量管内的水排出；

按照国家标准《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》规定的操作来进行井下自然解吸瓦斯量的测定，即在打开上述阀门后30分钟之内，每间隔1分钟进行一次读数作业；读数作业是指根据测量管的刻度线读出其余气体的体积；打开上述阀门30分钟以后，每间隔2－5分钟进行一次读数作业，直到解吸量小于每分钟2立方厘米或者时间超过120分钟，停止第六步骤；

第七步骤是关闭阀门；具体是依次关闭煤样罐出气阀、气样罐进气阀、气样罐出气阀、反应罐进气阀、反应罐进出阀、连接阀和解吸进气弹簧夹；

第八步骤是计算反应罐中化学吸附的硫化氢，反应罐中化学吸附的硫化氢的量使用X（H₂S）表示，单位为克；

具体是解除反应罐进气阀与第二软管的连接，解除反应罐进出阀与第三软管的连接，将反应罐送至实验室，打开反应罐，取出氢氧化铁，对于取出的氢氧化铁采用红外线干燥法测定出其干燥前后单位为克的水分变化，按以下第一公式计算出反应罐中化学吸附的硫化氢的克数为；

第九步骤是计算X1、X2和X4；X1、X2和X4分别是国家标准《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》中的煤样的损失瓦斯量、粉碎前脱气瓦斯量和粉碎后脱气瓦斯量，X1、X2和X4的单位均为立方厘米每克；

具体是解除煤样罐出气阀与第一软管的连接，将煤样罐并送实验室，按国家标准《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》中的脱气法进行测定，得到X1、X2和X4；

第十步骤是计算煤层中硫化氢的自然组成，硫化氢的自然组成即气样罐内气体中硫化氢的体积百分比浓度；具体是解除气样罐进气阀与第一软管的连接，解除气样罐出气阀与第二软管的连接，将气样罐送至实验室，采用防硫化氢腐蚀的气相色谱仪测定气样罐内气体的组分，得到气样罐内气体中硫化氢的体积百分比浓度和气样罐内气体中氧气的体积百分比浓度；

煤层中硫化氢的自然组成按以下第二公式计算：；

第十一步骤是测定煤样中硫化氢含量X，X的单位为克；具体是按以下第三公式计算出X：

；

第三公式中，M为煤样重量，单位为克。