DGC型瓦斯含量直接测定装置使用说明书(修改稿07.8.31).doc

ISO90012000认证企业 产品使用说明书 DGC 型瓦斯含量直接测定装置 感谢您选购本产品为了保证安全并获得最佳效能,安装、使用 产品前,请详细阅读本使用说明书并妥善保管,以备今后参考。 煤炭科学研究总院重庆研究院 执行标准Q/MKC 355-2007 版 本 号1.0 出版日期2007.5 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 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Q m ,装置分为井下取芯与 井下解析系统、地面瓦斯解吸系统、称重系统、煤样粉碎系统、水分测定系统、气体成分测 定系统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测定具有测定周期短、 费 用低、实验室工作量小、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℃ 538 工作相对湿度 ≤ 90 大气压力kPa 80110 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 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12 井下需解吸时间30min 井下解吸管量程800ml 井下解吸管精度5ml 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1000ml/根、 1500ml/根 微型真空泵抽气速率3L/min 温度计-500500 ℃ 电子气压表977hPa 1050hPa 2.2.4称重系统 最大称量 2000g 灵 敏 度 0.5g 环境温度 535℃ 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3-5min 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01g 水分测定准确度0.2g 温度调节范围75160℃ 电源及功耗 220V 50HZ 260W 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 windows XP, 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 Q 1;把煤样筒带到实验室然后在地面解析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 Q 2;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 Q 3;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 Q m Q 1Q 2Q 3。 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 20m 2的地面 平房, 内部需经过简单装修, 配有空调或暖气、 水池、 一个高度为 60cm 和两个高度为 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。 3 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、 粉碎系 统、水分测定系统、气体成分测定系统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 Q 22、 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 粉碎和取气先把煤样放料钵并密封好料钵;设定粉碎时间为 35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 气体成分分析打开实验室外载气瓶阀门, 使载气压力稳定在 0.4MPa , 通气约 510 4 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 4560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 取样钻孔的准备取芯管包括普通取芯管、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。 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、钻杆退出钻孔时间和开始解吸时间。 4.3.2.9 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 5 4.3.3.1 井下解吸系统包括井下解析仪、煤样筒 取芯 、矿用大气压力表含温度计 、秒表、 机械表、 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; 需密封装置要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 37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 在井下解析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析仪,使底座朝下并观察底塞是否有漏水现象。 4.3.3.5 解析仪灌水完毕并检漏后将其悬挂,用乳胶管一端连接解析仪进气嘴,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, 检查完毕无误后关紧阀门,与“ O ”型密封圈一起放置一旁以便随时取用。 4.3.3.7 将矿用大气压力表和温度计取出暴露在空气中,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析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析仪最大量程 85时, 关闭解析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 Q 1;解吸 30min 后解析仪读数与初始刻度读数之差即为井下瓦斯解吸量 Q 21。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 310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做成过程中一定要注意煤样筒的气密性和井下解 析仪的防漏水性; 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。 6 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,包括地面瓦斯解析仪和煤样筒。 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. 地面解析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,并配为加有化 学试剂的液体; 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. 解吸管密封性检测当解吸管处于密封状态时注意观察液面情况, 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析量, 时间间隔的长短取决于解析速度;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。 4.3.4.8记录周围环境的温度、大气压力及测试人员等。 7 4.3.4.9 测量结束后,记录释放出的瓦斯量 Q 22, Q 22与井下瓦斯解吸量 Q 21之和为可测量瓦 斯含量 Q 2;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 58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。 量管; 9-1, 9-2微型真空泵; 10, 17抽气管; 11-1, 11-2排气管; 12试验架; 13 1, 13-2 1500ml 量管阀门; 14 1500ml 量管连接管; 15-1, 15-2 1000ml 量管阀门; 16 1000ml 量管连接管 图 3 地面瓦斯解吸系统管路连接图 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 G 2,煤样 的质量一般是 15克到 300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 测量每份二次煤样的质量 G 2后,然后用铁锤在破碎试验台上砸为较小颗粒 最大粒 度不超过 26mm ,将煤样装入粉碎机容器中。 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、冲击环、冲击块、水泵和扳手锤子等工具;控制台设 有时间定时装置。 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 35min ,运行时观测解吸瓦斯量体积 Q 31或 Q 32,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 Q 31和 Q 32相差不大, 则取其平均值作为残余可解吸 瓦斯含量 Q 3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 35min ,或粉碎至基本无可解吸瓦斯析出为止。 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 37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、取芯深度、煤样总重、粉碎二次煤样重量及其粉碎解吸 量。 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。 粉碎控制台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。 4.3.9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 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。 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 附录 B 实验室测定记录表 附录 C 测定结果报告单 煤炭科学研究总院重庆分院 解吸瓦斯含量法预测突出井下测定记录表 实验单位 实验地点 井下温度 煤样重量 实验室温度 煤样水分 井下压力 煤样破坏类型 煤样编号 实验室压力 打钻结束时间 取芯开始时间 取芯结束时间 井下解吸 解吸开始时间 解吸时间 1 2 3 4 5 6 7 8 解吸量 解吸时间 9 10 11 12 13 14 15 16 解吸量 解吸时间 17 18 19 20 21 22 23 24 解吸量 解吸时间 25 26 27 28 29 30 解吸量 Q2 测 定 井下测定瓦斯解吸量 实验室测定瓦斯解吸量 Q3 测 定 第一份煤样重量 第二份煤样重量 实 验 结 果 Q1 值 Q 值 备注 Q2 值 Q3 值 第一份煤样解吸量 第二份煤样解吸量 测试人员 测试时间 13 煤炭科学研究总院重庆分院 地址重庆市沙坪坝区上桥三村 55 号 邮编400037 n 联系部门销售总公司 电话023-65239986 65239981 65239991（传真） n 联系部门售后服务 热线电话（24h） 023-66029995 办公电话65200881 网址 65239995（传真）