煤钻屑瓦斯解吸指标Δh2自动测定系统设计.pdf

第４５卷第２期２０１９年２月工矿自动化ＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＭｉｎｅＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＶｏｌ．４５Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２０１９文章编号１６７１－２５１Ｘ（２０１９）０２－０００６－０６ＤＯＩ１０．１３２７２／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－２５１ｘ．２０１８０７００５４煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２自动测定系统设计马文伟１，２，李江涛１，２，梁文勖１，２（１．煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁沈阳１１００１６；２．煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁抚顺１２２１１３）摘要针对当前实验室内测定不同瓦斯吸附压力条件下的煤钻屑瓦斯解吸指标值Δｈ２的过程存在步骤繁琐、自动化程度低、人为干扰因素较多的问题，设计了一种基于单片机控制的高精度煤钻屑瓦斯解吸指标 Δｈ２自动测定系统。该系统以Ａｔｍｅｇａ１６单片机为核心，以ＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩ触摸屏为系统指令输入及显示输出装置。单片机通过识别触摸屏发送的指令对各种传感器、继电器、电磁阀进行操作，完成煤样的自动脱气、吸附、卸压、测定等过程，最终测得煤钻屑在不同瓦斯吸附压力条件下的解吸指标Δｈ２值。测试结果表明，与现有煤钻屑瓦斯解吸仪相比，该自动测定系统相对误差控制在５％以内，具有良好的实用性和较好的数据准确性。关键词煤与瓦斯突出；煤钻屑瓦斯解吸指标；瓦斯吸附压力；自动测定中图分类号ＴＤ７１３文献标志码Ａ网络出版地址ｈｔｔｐ／／ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２．１６２７．ＴＰ．２０１９０１２２．１３４４．００３．ｈｔｍｌ收稿日期２０１８－０７－２３；修回日期２０１８－０９－３０；责任编辑张强。基金项目国家科技重大专项资助项目（２０１６ＺＸ０５０４５－００４－００１）。作者简介马文伟（１９８５－），男，山西大同人，助理研究员，硕士，主要研究方向为煤矿瓦斯安全、自动化测试仪器等，Ｅ－ｍａｉｌ１２０５９８７２３＠ｑｑ．ｃｏｍ。引用格式马文伟，李江涛，梁文勖．煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２自动测定系统设计［Ｊ］．工矿自动化，２０１９，４５（２）６－１１．ＭＡＷｅｎｗｅｉ，ＬＩＪｉａｎｇｔａｏ，ＬＩＡＮＧＷｅｎｘｕ．ＤｅｓｉｇｎｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄｒｉｌｌｃｕｔｔｉｎｇｓｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘΔｈ２［Ｊ］．ＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＭｉｎｅＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，２０１９，４５（２）６－１１．ＤｅｓｉｇｎｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄｒｉｌｌｃｕｔｔｉｎｇｓｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘΔｈ２ＭＡＷｅｎｗｅｉ１，２，ＬＩＪｉａｎｇｔａｏ１，２，ＬＩＡＮＧＷｅｎｘｕ１，２（１．ＣＣＴＥＧＳｈｅｎｙａｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＣｏａｌＭｉｎｅＳａｆｅｔｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｕｓｈｕｎ１２２１１３，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｖｉｅｗｏｆｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｍａｎｙｓｔｅｐｓ，ｌｏｗａｕｔｏｍａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅａｎｄｍｏｒｅｈｕｍａｎｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｉｎｃｕｒｒｅｎｔｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘ Δｈ２ｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇａｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ａｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｕｔｏｍａｔｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｃｏａｌｄｒｉｌｌｃｕｔｔｉｎｇｓｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘΔｈ２ｂａｓｅｄｏｎｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｔａｋｅｓＡｔｍｅｇａ１６ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒａｓｔｈｅｃｏｒｅ，ａｎｄｔａｋｅｓＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎａｓｉｎｐｕｔａｎｄｏｕｔｐｕｔｄｅｖｉｃｅｓｏｆｓｙｓｔｅｍｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｉｓｕｓｅｄｔｏｏｐｅｒａｔｅｖａｒｉｏｕｓｓｅｎｓｏｒｓ，ｒｅｌａｙｓａｎｄｓｏｌｅｎｏｉｄｖａｌｖｅｓｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｄｅｇａｓｓｉｎｇ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｏａｌｓａｍｐｌｅｓｔｈｒｏｕｇｈｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ，ｓｏａｓｔｏｏｂｔａｉｎｆｉｎａｌｍｅａｓｕｒｅｄｃｏａｌｄｒｉｌｌｃｕｔｔｉｎｇｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘΔｈ２ｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｗｉｔｈｉｎ５％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｃｏａｌｄｒｉｌｌｃｕｔｔｉｎｇｓｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｈａｓｇｏｏｄｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙａｎｄｄａｔａａｃｃｕｒａｃｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔ；ｃｏａｌｄｒｉｌｌｃｕｔｔｉｎｇｓｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘ；ｇａｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ０引言煤与瓦斯突出是煤矿生产过程中最主要的灾害之一，会造成突出物埋人、设施破坏，同时突出的瓦斯会使人窒息或引起瓦斯爆炸，造成更加严重的人员伤亡和矿井损毁事故。目前，应用钻屑瓦斯解吸指标预测煤与瓦斯突出在我国煤矿得到了广泛的应用，常用的钻屑瓦斯解吸指标为Δｈ２和Ｋ１值［１－２］。这２个值都反映了煤层瓦斯含量及卸压初期瓦斯解吸速度的大小，不同之处在于Ｋ１值为煤样在卸压初期５ｍｉｎ内瓦斯解吸曲线斜率表示，单位为ｃｍ３／ｇｍｉｎ１／２， Δｈ２为钻屑煤样在第３～５ｍｉｎ内由于瓦斯解吸而产生的压力差，单位为Ｐａ。针对钻屑瓦斯解吸指标测定，研究人员在理论、实验及现场应用方面对其进行了大量的研究，取得了重要的规律性的研究成果［３－８］。在测试仪器研制方面，各科研院所也研制成功了多种类型的仪器，如ＭＤ－２型煤钻屑瓦斯解吸仪，该仪器可用于钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２的测定；ＷＴＣ型瓦斯突出预测仪可用于钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１值的测定。这２种仪器都在煤矿井下投入了使用［９－１１］。但在研究煤层突出敏感指标时，需在实验室内测定煤钻屑在不同瓦斯吸附压力条件下的钻屑瓦斯解吸指标值，而ＭＤ－２型和ＷＴＣ型２种仪器均无法自动测定煤样在不同瓦斯吸附压力条件下的钻屑瓦斯解吸指标值，且目前也尚未有专门的仪器进行自动测定。当前实验室内测定煤钻屑在不同瓦斯吸附压力条件下的钻屑瓦斯解吸指标值Δｈ２的过程首先将煤样装入煤样杯，再将煤样杯装入煤样罐内进行脱气和不同压力条件下的吸附过程，之后再将煤样瓶取出放入ＭＤ－２型仪器中进行Δｈ２的测定。可见操作步骤繁多，自动化程度较低，人为干扰因素较多，若实验人员不专业，可能会导致测量结果偏差。针对以上情况，设计了基于单片机控制的高精度煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２自动测定系统，该系统以Ａｔｍｅｇａ１６为主控核心，将ＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩ触摸屏作为系统的指令输入及显示输出，单片机通过识别触摸屏发送的指令，对各种传感器、继电器、电磁阀进行操作，最终测得煤钻屑在不同瓦斯吸附压力条件下的解吸指标Δｈ２值。该系统可实现自动化操作，采用高精度传感器，减少了人为因素干扰，从而降低了测量结果偏差。１煤钻屑瓦斯解吸指标Δ ｈ２测定原理煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２是预测煤层突出危险性的指标之一，其综合反映了煤层的瓦斯含量及卸压初期瓦斯解吸速度的大小［１２］，参数的准确测定对煤矿安全生产具有重要意义。在实验室测定 Δｈ２时，通常需要测定煤样在不同吸附压力条件下的Δｈ２，用以为煤层突出敏感指标的确定提供数据支撑。煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２测定原理如图１所示。测定时首先将煤样通过筛子筛选出１～３ｍｍ粒度的钻屑，装入煤样瓶中；将煤样瓶放入煤样罐内部，并对煤样罐进行２４ｈ脱气；脱气完成后，对煤样罐通入固定压力条件的甲烷气体进行２４ｈ吸附；吸附完成后，测定钻屑试样在卸压初期第３～５ｍｉｎ内由于瓦斯解吸而产生的压力差（单位为Ｐａ），即为当前吸附压力条件下煤钻屑的Δｈ２值。图１煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２测定原理Ｆｉｇ．１ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｃｏａｌｄｒｉｌｌｃｕｔｔｉｎｇｓｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘΔｈ２２系统工作原理及硬件设计煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２自动测定系统硬件主要包括气路控制部分和电路控制部分。气路控制部分包括真空泵抽气气路、钢瓶吸附气路、压力释放气路、压差测量气路，结构如图２所示。电路控制部分包括单片机主控模块、ＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩ触摸屏模块、电源模块、继电器控制模块、ＡＤＣ模数转换模块、温度测量模块、湿度测量模块、报警模块等，结构如图３所示。图２测定系统气路控制部分结构Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｇａｓｐａｔｈｃｏｎｔｒｏｌｄｅｖｉｃｅｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ７２０１９年第２期马文伟等煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２自动测定系统设计图３测定系统电路控制部分结构Ｆｉｇ．３Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｉｒｃｕｉｔｃｏｎｔｒｏｌｄｅｖｉｃｅｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ系统开机初始化时，断开所有继电器，关闭所有电磁阀，气路处于关闭状态。系统测量时，单片机首先打开真空泵电源开关，打开电磁阀１，使真空泵对煤样进行２４ｈ脱气；脱气结束后，关闭脱气泵电源、关闭电磁阀１，打开电磁阀２，调节气瓶为适宜压力，对煤样进行２４ｈ吸附；吸附结束后，关闭电磁阀２，打开电磁阀３，使煤样罐卸压，同时开始计时，当计时３ｍｉｎ时，关闭电磁阀３，同时打开电磁阀４，计时到５ｍｉｎ时，单片机读取压差传感器数值，即为当前吸附压力条件下所测煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２，测量结束后，保存吸附压力及其所对应的Δｈ２值。之后，调节钢瓶气阀输出不同的吸附压力，单片机控制电磁阀对煤样重复进行吸附、卸压、测量、数据存储过程，即可测得不同吸附压力条件下所对应的 Δｈ２值。２．１主控电路设计主控电路设计是该测定系统的核心，电路设计选用Ａｔｍｅｇａ１６单片机，其具有１６ｋＢ的系统内可编程Ｆｌａｓｈ，５１２ｋＢ的ＥＥＰＲＯＭ，１ｋＢ的片内ＳＲＡＭ，具有３２个可编程ＩＯ口，８个单端通道１０位片内ＡＤＣ，１个ＵＳＡＲＴ，资源丰富，可满足系统所需资源。系统内部环境温度传感器采用单总线数字温度计ＤＳ１８Ｂ２０，只需将其数据线与单片机ＩＯ口直接相连即可，通过单片机模拟时序，读取温度值。罐体内部温湿度测量采用ＡＭ２３０５湿敏电容数字温湿度传感器，其内部含校准系数，相对湿度精度达２％ＲＨ，相对温度精度达０．３℃，采用单总线接口，只需将数据线与单片机ＩＯ口相连即可通过模拟通信时序进行温湿度的读取。气路压力传感器采用扩散硅０．３级高精度压力传感器，防护等级为ＩＰ６５，量程为０～６ＭＰａ，压差传感器量程为０～１０００Ｐａ，精度为１．０％ＦＳ，该２种传感器均采用２４Ｖ供电，电压输出信号为０～５Ｖ，与单片机内部ＡＤＣ输入信号相匹配。使用单片机内部ＡＤＣ时，其基准电压的稳定性对最终转换数据的准确性有很大的影响，本设计采用专用集成电路芯片ＡＤ５８６作为单片机高精度５Ｖ基准源，其精度可达Ｍ级（５．０００Ｖ２．０ｍＶ），将其电压输出管脚通过电感接入单片机ＡＶＣＣ管脚，为单片机内部ＡＤＣ提供高精度５Ｖ基准源，设计电路如图４所示。（ａ）ＡＤ５８６高精度５Ｖ基准源电路（ｂ）主控芯片ＡＤＣ电路连接图４ＡＤＣ高精度５Ｖ基准电路Ｆｉｇ．４ＡＤＣｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ５Ｖｒｅｆｅｒｅｎｃｅｃｉｒｃｕｉｔ２．２ＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩ触摸屏控制电路设计ＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩ触摸屏是整个系统的关键部件，既是系统的显示装置，也是系统的虚拟按键输入装置。其内部还集成了ＲＴＣ和ＥＥＰＲＯＭ，可完成整个系统的定时及数据存储功能。与单片机的通信采用串口通信，只需要连接ＲＸＤ、ＴＸＤ两条数据线即可完成数据通信，其电路设计如图５所示。图５ＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩ触摸屏控制电路Ｆｉｇ．５ＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ２．３继电器控制电路设计继电器控制电路主要用来控制气路系统中电磁阀的操作，为了防止电磁阀操作时线圈产生的干扰对主控电路产生干扰，故电磁阀供电电源、继电器供８工矿自动化２０１９年第４５卷电电源、单片机供电电源均采用隔离电源供电，同时单片机与继电器直接通过光耦进行隔离，进一步加强抗干扰性能，设计电路如图６所示。图６光耦隔离继电器控制电路Ｆｉｇ．６Ｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔｏｆｏｐｔｏｃｏｕｐｌｅｒｉｓｏｌａｔｉｏｎｒｅｌａｙ３系统软件设计煤钻屑瓦斯解吸指标自动测定系统软件设计主要包括单片机控制程序设计和ＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩ触摸屏软件设计２个部分。二者通过自定义通信协议共同完成各种传感器的数据采集、电磁阀的控制操作及测定数据的显示存储等。３．１单片机控制程序设计单片机系统上电后对系统进行初始化，将所有电磁阀进行关闭操作，将环境温度数据、罐体内部温湿度数据、管路压力数据实时传输至显示屏显示。系统运行时，首先进行密封性检测，触摸屏发送密封性检测指令时，单片机通过中断进入密封性检测子程序，单片机打开气路电磁阀２，使１．５ＭＰａ的气压进入罐体，关闭电磁阀２，等待１２ｈ，若压力降低到０．１ＭＰａ，则密封性良好，系统进入下一测试阶段；若压力降大于０．１ＭＰａ，则密封性不合格，需重新调整系统。触摸屏发送开始指令后，单片机操作继电器打开真空泵开关，打开真空泵管路对应电磁阀１，对煤样罐进行２４ｈ脱气；脱气完成后，关闭电磁阀１，进入吸附过程，此时调节气瓶压力，打开电磁阀２，对煤样在当前压力下进行吸附，吸附时间为２４ｈ；吸附完成后，关闭电磁阀２，打开卸压电磁阀３，释放罐体内部压力，持续时间为３ｍｉｎ，关闭卸压电磁阀３；在第５ｍｉｎ时，打开压差传感器对应电磁阀４，测量当前时刻的压差值，即为Δｈ２值，并保存数据。重新调节吸附压力，再重复进行４次吸附、卸压、测量、数据保存过程，最终得到５种不同吸附压力条件下的煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２值，并对数据进行统计显示。程序流程如图７所示。图７单片机控制程序流程Ｆｉｇ．７Ｆｌｏｗｏｆｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｇｒａｍ３．２ＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩ触摸屏程序设计ＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩ触摸屏上电后，对系统界面进行初始化，界面内容主要包括相关操作按键的使能、相关文本信息的显示、测量结果的显示、当前时间及当前温度的显示等。系统运行初始化界面如图８所示。点击“ 密封性检测” 按键，触摸屏通过串口发送９２０１９年第２期马文伟等煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２自动测定系统设计图８系统运行初始化界面Ｆｉｇ．８Ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｓｙｓｔｅｍｏｐｅｒａｔｉｏｎ相关指令给单片机，单片机执行密封性检测程序，此时触摸屏所有按键均不可用，单片机执行完密封性检测程序后，发送检测完成标志，此时触摸屏按键恢复可用。点击“ 开始” 按键，触摸屏向单片机发送开始测试指令，待测试完成后，单片机将测试数据显示于触摸屏上，触摸屏利用内部ＥＥＰＲＯＭ对数据进行保存。程序流程如图９所示。图９ＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩ触摸屏程序流程Ｆｉｇ．９ＦｌｏｗｏｆＵＳＡＲＴ＿ＨＭＩｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎｐｒｏｇｒａｍ４系统运行及数据验证目前进行钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２测定的专业仪器只有ＭＤ－２型钻屑瓦斯解吸仪。为了验证本系统的实用性及准确性，同时为了尽量降低人工操作造成的结果偏差，选取３个不同煤矿的煤样，聘请瓦斯实验室专业的实验人员，分别应用ＭＤ－２型钻屑瓦斯解吸仪和本文设计的自动测定系统进行不同吸附压力条件下的Δｈ２测定，２种仪器的测定结果对比见表１。从表１可知，本文所设计的自动测定系统与ＭＤ－２型钻屑瓦斯解吸仪所测数据基本吻合，相对误差控制在５％以内，可见，该系统具有良好的实用性和较高的数据准确性。表１２种仪器的测定结果对比Ｔａｂｌｅ１Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｗｏｄｅｖｉｃｅｓ煤样编号平衡压力／ＭＰａ钻屑解吸指标Δｈ２／ＰａＭＤ－２型钻屑瓦斯解吸仪自动测定系统相对误差／％煤样１０．２０１８０１７５２．７０．３２３００３１３４．３０．５２４４０４５１２．５０．８０５６０５５２１．４０．９５５９０６０９３．２煤样２０．３２９０９３３．３０．５１１０５１０９３．８０．７４１２８１３１２．３０．８５１５０１５７４．６１．０４１７４１８０３．４煤样３０．２１１００１０４４．００．４６１５０１５５３．３０．６８２１０２１６２．９０．８１２９０２９７２．４１．００３５０３５９２．６５结语针对目前在实验室测定不同吸附压力条件下的煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２缺乏自动测定装置的情况，设计了一种基于单片机控制的高精度煤钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２自动测定系统。该系统能够实时测定并显示当前仪器内部温度、煤样罐内温湿度、气体管路压力值，当仪器内部温度超过设定阈值时，通过蜂鸣器进行报警，同时，通过单片机对电磁阀的控制完成煤样的自动脱气、吸附、卸压、测定等过程，并可将压力数据及其对应的Δｈ２测定数据进行保存，实现了在实验室自动测定不同吸附压力条件下的煤钻屑瓦斯解析指标Δｈ２。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］国家安全生产监督管理总局．煤矿安全规程［Ｍ］．北京煤炭工业出版社，２０１６．［２］国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局．防治煤与瓦斯突出规定［Ｍ］．北京煤炭工业出版０１工矿自动化２０１９年第４５卷社，２００９．［３］陶玉梅．钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２的试验室考察与应用［Ｊ］．煤矿安全，２００４，３５（８）２８－３０．ＴＡＯＹｕｍｅｉ．ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｕｔｔｉｎｇｓｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘｄｅｌｔａΔｈ２［Ｊ］．ＳａｆｅｔｙｉｎＣｏａｌＭｉｎｅｓ，２００４，３５（８）２８－３０．［４］王云刚，贾林兴，鄢桂云，等．基于模糊聚类和灰色关联法的突出预测指标敏感性研究［Ｊ］．煤炭技术，２０１７，３６（９）１２３－１２６．ＷＡＮＧＹｕｎｇａｎｇ，ＪＩＡＬｉｎｘｉｎｇ，ＹＡＮＧｕｉｙｕｎ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓｂａｓｅｄｏｎｆｕｚｚｙｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇａｎｄｇｒｅｙｒｅｌａｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７，３６（９）１２３－１２６．［５］孙锐．含水煤体钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１值的临界值研究［Ｊ］．沈阳理工大学学报，２０１８，３７（２）７３－７７．ＳＵＮＲｕｉ．ＳｔｕｄｙｏｎｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｏｆｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘＫ１ｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｉｎｗａｔｅｒ－ｃｏｎｔａｉｎｅｄｃｏａｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１８，３７（２）７３－７７．［６］李成武，何学秋．工作面煤与瓦斯突出危险程度预测技术研究［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００５，３４（１）７１－７６．ＬＩＣｈｅｎｇｗｕ，ＨＥＸｕｅｑｉｕ．Ｓｔｕｄｙｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔｄａｎｇｅｒａｔｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，３４（１）７１－７６．［７］刘华锋．高突煤层突出预测敏感指标临界值及可靠性分析［Ｊ］．煤矿安全，２０１４，４５（１）１２９－１３１．ＬＩＵＨｕａｆｅｎｇ．Ｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｓａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｅｎｓｉｔｉｖｅｉｎｄｅｘｅｓｆｏｒｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＳａｆｅｔｙｉｎＣｏａｌＭｉｎｅｓ，２０１４，４５（１）１２９－１３１．［８］孙胜利，程龙彪，王海锋，等．钻屑瓦斯解吸指标临界值的确定及应用［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１４，４２（８）５６－５９．ＳＵＮＳｈｅｎｇｌｉ，ＣＨＥＮＧＬｏｎｇｂｉａｏ，ＷＡＮＧＨａｉｆｅｎｇ，ｅｔａｌ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｉｃｅｓ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，４２（８）５６－５９．［９］贾东旭．钻屑瓦斯解吸指标临界值实验研究［Ｊ］．煤矿安全，２０１３，４４（８）４－７．ＪＩＡＤｏｎｇｘｕ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓ［Ｊ］．ＳａｆｅｔｙｉｎＣｏａｌＭｉｎｅｓ，２０１３，４４（８）４－７．［１０］胡东亮，徐贤毕，李海鉴．瓦斯解吸指标与煤层坚固性系数关系的现场实验研究［Ｊ］．煤炭技术，２０１７，３６（１）１９９－２０１．ＨＵＤｏｎｇｌｉａｎｇ，ＸＵＸｉａｎｂｉ，ＬＩＨａｉｊｉａｎ．Ｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘａｎｄｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｏｆｃｏａｌｓｅａｍ［Ｊ］．ＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７，３６（１）１９９－２０１．［１１］桂祥友，徐佑林，孟絮屹，等．钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标在防突预测的应用［Ｊ］．北京科技大学学报，２００９，３１（３）２８５－２８９．ＧＵＩＸｉａｎｇｙｏｕ，ＸＵＹｏｕｌｉｎ，ＭＥＮＧＸｕｙｉ，ｅｔａｌ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔａｎｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘｆｏｒｄｒｉｌｌｃｕｔｔｉｎｇｓｔｏｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，２００９，３１（３）２８５－２８９．［１２］蔡成功，王魁军．ＭＤ－２型煤钻屑瓦斯解吸仪［Ｊ］．煤矿安全，１９９２，２３（７）１６－１８．ＣＡＩＣｈｅｎｇｇｏｎｇ，ＷＡＮＧＫｕｉｊｕｎ．ＭＤ－２ｔｙｐｅｃｏａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ［Ｊ］．ＳａｆｅｔｙｉｎＣｏａｌＭｉｎｅｓ，１９９２，２３（７）１６－１８．［１３］胡千庭，文光才．ＷＴＣ瓦斯突出参数仪及其应用［Ｊ］．煤炭

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