[发明专利]一种基于流量法测定煤层瓦斯含量的装置及其测定方法

权利要求书

1.一种基于流量法测定煤层瓦斯含量的装置，包括钻机（1）、钻杆（2）、钻头（3）、压风连接器（4）、护壁钢管（5）和综合测定套管（6），所述的钻机（1）为市售的ZDY3200S液压钻机，钻机支架（7）固定设置有地面上，钻机推进器（8）装设在钻机支架（7）上端的钻机推进器滑道（9）内，钻机夹持器（10）固定设置在钻机支架（7）上端面上，其特征是所述的钻头（3）的中间设置有压风口（11），钻头（3）固定装设有钻杆（2）前端，钻杆（2）为多个可相互螺纹拆装连接的套管，钻杆（2）的中间设置有压风通道（12），钻机推进器（8）和钻机夹持器（10）分别套装在钻杆（2）上，所述的压风连接器（4）为市售的矿用坑道钻机水辨轴，压风连接器（4）装设在钻杆（2）的后端，压风连接器（4）的进风口与井下压风管路（13）连接，在井下压风管路（13）上装设有流量计（14），所述的护壁钢管（5）插设在煤层钻孔（15）内，在护壁钢管（5）与煤层钻孔（15）内之间固定设置有聚氨脂层（16），所述的综合测定套管（6）套装在护壁钢管（5）后部，综合测定套管（6）后端中间设计有钻杆插孔（17），在综合测定套管（6）内壁上固定设置有甲烷深度传感器（18），综合测定套管（6）外壁上端装设有数据存储器（19），在综合测定套管（6）后部下端开设有排渣口（20），在排渣口（20）上固定设置有煤样罐（21），钻杆（2）前端的钻头（3）穿过综合测定套管（6）后端的钻杆插孔（17）后插设在煤层钻孔（15）内。

2.根据权利要求1所述的一种基于流量法测定煤层瓦斯含量的装置，其特征是测定方法实施依次包括以下步骤：

步骤1：在煤矿井下新鲜的采掘工作面采用Φ150钻头与Φ63钻杆连接，在巷道煤壁施工一直径Φ150煤层钻孔（15），煤层钻孔（15）深度为1.5m-２m；

步骤2：煤层钻孔（15）成孔后，在深度为1.5m-２m钻孔内送入长度为等长的Φ108护壁钢管（5），煤层钻孔（15）与护壁钢管（5）周围采用聚氨脂层（16）进行封孔加固；

步骤3：护壁钢管（5）加固后，钻机（1）采用Φ94钻头（3）与Φ63钻杆（2）连接，穿过综合测定套管（6）后端的钻杆插孔（17）继续在原煤层钻孔（15）上钻进，在钻进过程中钻杆（2）需加长时停止钻机推进器（8）推进及转动，通过液压操作台控制钻机夹持器（10）夹紧钻杆（2），然后将钻杆（2）后端压风连接器（4）卸下，在钻杆（2）后端连接一根新钻杆（2），在将压风连接器（4）固定装设在新连接的钻杆（2）后端，随后通过液压操作台打开钻机夹持器（10），操作钻机推进器（8）向煤层内继续钻进，在钻头（3）钻进同时利用压风将钻孔内煤渣进行清理；

步骤4：启动钻机（1）驱动钻杆（2）钻进时，装设在井下压风管路（13）上装设的流量计（14）读取流量计数值，记录钻杆（2）内压风风量；钻进至需要取样位置时，甲烷深度传感器（18）开始连续记录钻孔内排出的压风风流瓦斯浓度，数据存储器（19）主要测定瓦斯浓度，对甲烷深度传感器（18）检测的数据进行读取，并连续记录；

步骤5：通过步骤4测量的风量及瓦斯浓度即可通过公式W_解吸=Q*C，Q—压风风量，C—瓦斯浓度，计算出钻进1m距离煤屑瓦斯解吸量，同时可根据钻进的钻孔直径及煤的视密度计算煤屑重量，即可计算出这段时间内煤的解吸量/吨煤；

步骤6：步骤5钻进过程中随风流排出钻孔的煤屑利用煤样罐（21）进行接取，煤样罐（21）可罐煤屑500g，接入煤样罐（21）的煤屑采用瓦斯解吸仪在煤矿井解吸瓦斯，并记录解吸量，然后将此煤样罐（21）送到实验室进行残存瓦斯解吸，步骤4、5、6共计算及记录三部分瓦斯解吸量，此三部分瓦斯解吸量相加即可算出吨煤瓦斯含量。