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煤层瓦斯压力记录仪说明书

目录

发明者简介: (1)

一、测试原理 (3)

二、技术参数及功能 (3)

三、执行标准 (4)

四、设备结构 (4)

1、测压仪构成 (5)

2、测压仪总成结构图 (5)

五、操作规程 (8)

1、参数的取值 (8)

2、操作步骤 (8)

2.1、准备工作 (8)

2.1.1、井上准备工作 (8)

2.1.2、井下准备工作 (13)

2.2、封孔器安装步骤 (13)

2.2.1、封孔器安装 (13)

2.2.2、胶囊充压 (13)

2.2.3、粘液灌注 (14)

2.2.4、粘液加压 (14)

2.2.5、补气 (14)

2.2.6、安全措施 (14)

2.3、数据观察记录 (14)

2.4、设备回收 (14)

2.5、井上数据读取与分析 (15)

2.5.1、数据的读取 (15)

2.5.2、数据分析方法 (15)

六、维护、保养 (22)

1、电池使用说明 (22)

2、仪表校准 (22)

3、处理方法 (23)

七、注意事项 (23)

八、运输、贮存 (24)

附录一 (25)

附录二 (26)

附录三 (32)

附录四 (34)

发明者简介:

周世宁是中国工程院院士、著名矿井瓦斯防治专家、中国矿业大学教授、博士生导师,创建了煤层瓦斯流动理论体系,从本质上阐明了煤层中瓦斯来源及赋存条件,将瓦斯流动理论推进到固、气耦合的新阶段。1993年其“煤层瓦斯流动规律研究”获国家自然科学四等奖。发明的测定煤层瓦斯参数的技术——“胶圈—压力粘液封孔测定煤层瓦斯压力的装置”1986年获国家发明三等奖。“煤层透气性系数测定方法”1983年获煤炭工业部科技进步一等奖。他长期在瓦斯灾害严重的矿井中从事瓦斯防治工程,为减少瓦斯灾害做出了重大贡献。1986年获得了全国优秀科技工作者称号和全国“五一”劳动奖章。1999年他被遴选为中国工程院院士,获得了这项我国工程技术领域科技人员的最高荣誉称号。

50多年来,周世宁院士潜心煤矿安全,特别是矿井瓦斯防治工程的研究工作,取得了一系列具有创造性科学成果。他首次提出的煤矿瓦斯地质的8项基本因素,已广泛应用于煤层瓦斯预测;他创建的“煤层瓦斯流动理论”体系,形成了瓦斯防治工程的理论核心;他在世界上首次提出的“煤层瓦斯应力场”概念,将瓦斯流动理论的研究推进到一个固、气耦合的新阶段;他创造了“用固体封压力液体,压力液体封瓦斯”的封孔方法,结束了全世界因测压钻孔漏气测压不准的历史;他与林柏泉教授发明的三相泡沫密封技术,在世界上首次解决了在煤层大裂隙带中封孔测压的难题…

煤层瓦斯压力记录仪说明书

JPD_M系列煤层瓦斯压力记录仪流程图

煤层瓦斯压力记录仪说明书

一、测试原理

主动式测压封孔方法是周世宁院士最先提出的一种用于测定煤层瓦斯压力的封孔方法。JPD_M系列煤层瓦斯压力记录仪就是采用的这种封孔方法,该方法是采用“固体封液体,液体封气体”的封孔原理即在封孔段两端用膨胀胶囊封孔,中间流入压力略高于煤层瓦斯压力的密封粘液,粘液在压力作用下,不仅可以渗入钻孔壁与胶囊间的裂隙,而且还可以渗入钻孔卸压圈的裂缝和钻孔周围的天然裂隙中,杜绝瓦斯的泄漏。这样就形成了胶囊封粘液、粘液封瓦斯的主动式封孔方法,JPD_M型煤层瓦斯压力记录仪还采用了乳化液蓄能器和粘液蓄能器对胶囊里的乳化液和连接管中的粘液进行保压,使其在能够很好的封堵钻孔周围的裂隙的同时又能够长时间的保持工作压力,从而使测出的瓦斯压力值等于煤层真实的瓦斯压力。

封孔完成后,向瓦斯测压室内主动注入惰性气体,待内外压力达到平衡时,所测得的瓦斯压力即为煤层真实瓦斯压力。主动式测压封孔方法极大地缩短了测试时间,每次测试时间不超过5天,是常规测压时间的1/10~1/5。

JPD_M系列煤层瓦斯压力记录仪自动记录与分析部分主要由内置电路和上位机软件构成。内置电路由微控制芯片、放大电路、A/D转换电路、USB接口、信号处理及显示报警电路等组成;

记录仪通过埋入煤层的管路采集瓦斯气压,通过压力表和液晶屏显示瓦斯压力变化,进行实时测量,并将压力值数据保存记录在仪器的存储器中。当瓦斯压力达到最大稳定值后,若超过《防突规定》中的相对煤层瓦斯压力临界值0.74MPa,仪器报警指示灯点亮,进行判断处理,并显示瓦斯突出预测结果,呈现瓦斯压力变化趋势。

二、技术参数及功能

1、环境温度:0~40℃

2、环境湿度:45%~75%

3、被测介质:瓦斯等非腐蚀性气体

4、精确度:0.5级

5、防护等级:IP65

6、测试压力:≤6 MPa

7、基本误差:±5%FS

8、分辨率:0.01 MPa

9、测孔孔径:φ70~94 mm

10、测孔深度:10~30 m

11、封孔长度: 5~9m

12、封孔粘液段长度:2~6 m

13、胶囊尺寸:φ6031500 mm

14、封孔段煤层坚固性系数:f≥0.5

15、测量时间:一般2~5 d

16、每节钢管长度:1.5~2.0m

17、防爆型式:E X ibI

18、过载能力:压力表最大承受能力为额定量程的110%

19、工作电流:2mA

20、最大开路电压:3.6V

21、短路电流:1.0A

22、内置存储器:32KB

23、本安电源:RFE-F18650,单节1400mAh,3节可充电钢壳圆柱锂离子电池并联,额定工作电压3.3V

24、产品通过管路采集煤层瓦斯的实时压力值,并在压力表和液晶显示屏上显示当前压力值,也可通过U盘读取到计算机上,配合上位机管理软件,对生成压力曲线等进行统计、分析。

25、产品具有煤层瓦斯突出预测功能,仪器利用稳定的煤层瓦斯压力,煤层相对瓦斯压力超过0.74MPa,则判断有突出危险性;当煤层相对瓦斯压力没有到达临界值时,则初步判断监测煤层无突出危险性。

26、配套的煤层瓦斯突出预测软件具有煤层压力曲线的显示功能。

27、产品具有压力超限报警及电池电量不足报警功能,并能自行设定记录时间间隔及压力的超限值,查询压力数据记录个数。

三、执行标准

GB3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备第1部分: 通用要求

GB3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备第4部分: 本质安全型“i”

Q/CMS 001-2010 JPD6M型煤层瓦斯压力记录仪

四、设备结构

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JPD_M系列煤层瓦斯压力记录仪总装图

1、测压仪构成

本设备主要由八部分组成:

1、测压仪总成

2、工具箱

3、手推车

4、电子记录仪

5、手压泵头

6、乳化液罐

7、粘液罐

8、

封孔器组成。

其中封孔器套件由胶囊1、连接管、胶囊2、护管34组成。

高压管线组成:三根10m、两根1.55m、两根2m。

2、测压仪总成结构图

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A.瓦斯压力表

B.粘液压力表

C.乳化液压力表

K1.乳化液阀K2.增压阀K3.切换阀

K4.粘液截止阀K5.瓦斯压力阀K6.补气/排放阀

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a.补气/排放口 b.瓦斯进口c.粘液出口 d.乳化液出口

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K7。瓦斯记录阀 e.乳化液进口 f.粘液进口

五、操作规程

1、参数的取值

表1. 操作压力参数对照表

预计瓦斯压力P0 (MPa)

胶囊压力粘液压力补气

压力

(MPa)

乳液蓄

能罐预

充压力

(MPa)

粘液蓄

能罐预

充压力

(MPa) 预充

压力

(MPa)

失效

压力

(MPa)

预充

压力

(MPa)

失效

压力

(MPa)

≤1 4 2.5 3 1.3 0.5 2 1.04 ≤2 5 3.5 4 2.3 1 2.8 1.84 ≤3 6 4.5 5 3.3 1.5 3.6 2.64 ≤4 7 5.5 6 4.3 2 4.4 3.44 ≤5 8 6.5 7 5.3 2.5 5.2 4.24 ≤6 9 7.5 8 6.3 3 6 5.04 2、操作步骤

警告:

电子记录仪严禁在井下带电开盖!

维修时不得更换电池、不得改变本安电路和与本安电路有关元器件的电气参数、规格和型号!

禁止将仪器置于高温和火源旁烘烤!

充电必须在地面新鲜空气中进行,严禁在煤矿井下充电!

2.1、准备工作

2.1.1、井上准备工作

(1)、在使用前,需认真详细阅读《JPD_M系列煤层瓦斯压力记录仪使用说明书》,熟悉仪器各部分功能和整个测试系统。

(2)、使用专业的装配充气工具PC250对蓄能器进行压力预充或检测,具体操作办法与注意事项参照“附录二囊式蓄能器使用说明”进行。(预充压力值请查阅“1、参数的取值”)

(3)、在井下正式测试之前,需在地面模拟钻孔中做耐压试验(注意该仪器的最大额定压力值)。

(4)、模拟实验结束后应确定所有阀门处于关闭状态。

(5)、根据实际情况设置电子记录仪。具体的设置方法如下:

①、记录仪面板结构及说明

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校准键:仪表精度不准时,可进行校准

通讯键:用优盘读取仪表压力数据

开始键:开始/停止记录压力数据

上移键:参数数据设置时,用来增大数值

确定键:设置仪表参数

下移键:参数数据设置时,用来减小数值

复位键:清除仪表内所存数据、排除仪表故障

②、打开并运行电子记录仪,具体方法如下:

●按一下“开始”按钮,运行记录仪。(开始/停止使用同一个按钮完成,连续按该按钮可在开始

和停止记录状态之间切换)

●按下“通讯”按钮半秒,出现“rE ”标记的时松开“通讯”按钮,此时仪表在显示屏幕的最左

面出现了“r ”图案,右面是压力数据。 ③、时间设定

方法如下:

画面及符号说明:

显示符号 意义

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进入设置功能 年份设置 月份设置 日设置 小时设置 分钟设置 秒设置 设置完毕

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注意:该时钟单元长时间运行后会有误差,需要定期调整,对于要求时间精确的用户可以2个月调整一

次,更换电池或者掉电后必须要进行时间调整

按 “确定”半秒,显示“1t1”,松开按键 按“确定”半秒,进入“年”的设置

按“▲”键是减小,按“▼”键是增加

直到设置到需要的一个值

按“确定”半秒,进入“月”的设置

按“▲”键是减小,按“▼”键是增加

直到设置到需要的一个值

同理设置“日”“时”“分”“秒”到需要的数值。显示“EC ”,松开按键,仪表退出设置。

④、记录间隔设置

方法如下:

画面及符号说明:

显示符号 意义

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进入设置功能 进入记录间隔设置 小时设定 分钟设定 秒设定 设置完毕

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注意:该间隔时间的调整范围是1s ~18h

⑤、数据记录数量查询

方法如下:

按 “确定”半秒,显示“1t1”,松开按键。按“▼”半秒,显示“2 In ”,松开按键

按“确定”半秒,进入“时”的设置

按“▲”键是减小,按“▼”键是增加 直到设置到需要的一个值

按“确定”半秒,进入“分”的设置

按“▲”键是减小,按“▼”键是增加 直到设置到需要的一个值

同理设置“秒”到需要的数值。显示“EC ”,松开按键,仪表退出设置。

画面及符号说明:

显示符号意义

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进入设置功能

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进入记录数量查询

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个数显示

设置完毕

⑥、压力上限的设置

方法如下:

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煤层瓦斯压力记录仪说明书

画面及符号说明:

显示符号意义

进入设置功能

进入压力上限值设置

压力上限

按“确定”

半秒,显示

“1t1”,松开

按键。按“▼”

半秒,显示“6

RL”,松开按

按“确定”半秒,

进入的设置

按“▲”键是减

小,按“▼”键

是增加

直到设置到需要

的一个值

同理设置“秒”

到需要的数值。

显示“EC”,松

开按键,仪表退

出设置。

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设置完毕

注意:该仪表具有压力报警功能,当压力达到上限值时,指示灯将提示报警

2.1.2、井下准备工作

(1)、选择合适的测压地点,测压地点应无复杂地质构造,当钻孔接近煤层后,停止钻进,待测压人员到达现场后,恢复钻进。

(2)、钻孔完工后,迅速清除孔底的钻屑。

注意:井上准备工作与井下准备工作同时进行

2.2、封孔步骤

2.2.1、封孔器安装

(1)、把所有管件的螺纹护套取下,并放好。

(2)、把胶囊1装入钻孔中。

(3)、将红色和蓝色两根1.55m高压管穿过连接管,把红色高压管与胶囊1末端1号接口连接好,并紧固。把蓝色高压管与胶囊1末端2号接口连接好,并紧固。

(4)、把连接管不带活动接头的一端与胶囊1连接,并紧固。

(5)、把连接管送入钻孔。

(6)、把红色高压管末端与胶囊2的1号接头连接,并紧固。把蓝色高压管末端与胶囊2的2号接头连接,并紧固。

(7)、连接管带活动接头一端与胶囊2连接,并紧固。

(8)、把胶囊2送入钻孔。

(9)、将三根10m长的高压管(红色、蓝色、黑色)穿过护管分别与胶囊2的1号、2号、3号接头连接,并紧固,把护管与胶囊连接好,并紧固。

(10)再依次连接相应的护管。

警告:在整个操作期间,工作人员不得面对封孔器,以防封孔器突然冲出伤人

2.2.2、胶囊充压

(1)、将体积比为1:19的乳化液和水配比均匀后倒入乳化液泵中。

(2)、将红色的瓦斯高压管连接到b(瓦斯进口)。

(3)、将黑色的粘液高压管连接到c(粘液出口)。

(4)、将蓝色的乳化液高压管连接到d(乳化液出口)。

(5)、确认所有阀门处于关闭状态,为避免危险,先打开K6(瓦斯补/排阀),排放瓦斯。

(6)、打开K1(乳化液阀),并确认除K1、K6外的其他阀门都处于关闭状态。

(7)、压动GPP-10输液泵将乳化液注入胶囊中,观察乳化液压力表的变化,待乳化液压力稳定在乳化液预充压力值(具体压力值请查阅“1、参数的取值”)后关闭K1(乳化液阀)。

(8)、用力拉动护管,观察是否松动,确认胶囊已充分膨胀。

(9)、把“管道冲出危险切勿正对钻孔”警示牌挂在钻孔处的护管上,并通过护管将封孔器固定在专用的立柱上。

2.2.3、粘液灌注

(1)、将配制好的粘液倒入粘液罐中。

(2)、打开粘液罐上的开关K8与K4(粘液截止阀),确认除K8、K6、K4外的其他阀门都处于关闭状态。

(3)、压动GPP-10输液泵将粘液注入连接管,待乳化液泵头上的压力表稳定在0.2MPa后关闭K4,K8。

(注意:在输送粘液的过程中泵头压力表值不能超过1MPa)

2.2.4、粘液加压

(1)、打开K2(增压阀)和K3(切换阀),确认除K2、K3、K6外的其他阀门都处于关闭。

(2)、压动手压泵对粘液进行加压,观察粘液压力表的变化,待压力稳定在粘液预充压力值(具体压力值请查阅“1、参数的取值”)后,停止加压,关闭K3(切换阀)。

2.2.5、补气

(1)、打开K5(瓦斯压力表阀)、K7(瓦斯记录仪阀),确认K1、K3、K4处于闭路状态,K2处于通路状态。

(2)、将瓦斯补气管的一端连接到a(补气/排放口)另一端连接到高压氮气瓶。

(3)、缓慢打开高压氮气瓶开关使其输出压力稳定在充气压力值(具体压力值请查阅“1、参数的取值”)半小时以上。

(4)、在没有条件注入高压氮气的情况下,可以使用井下压风进行补气。

(5)、补气完成后关闭K6(补气/排放阀),拆卸瓦斯补气管。

2.2.6、安全措施

安装完封孔器后,在封孔器外安设保护栅栏,防止行人靠近。

警告:在整个操作和测压期间,工作人员不得面对封孔器,以防封孔器突然冲出伤人

2.3、数据观察记录

测压期间要定时观察和记录瓦斯压力、乳化液压力和粘液压力。

注意:煤层瓦斯压力变化在24小时内变化小于0.015MPa,则可认为这个稳定的压力就是煤层瓦斯压力。(否则应延长测压时间)

警告:在整个测试过程中必须保证乳化液压力大于粘液压力(具体数值可参阅表1),粘液压力大于瓦斯压力(具体数值可参阅表1),否则需立刻加压

2.4、设备回收

(1)、测压完毕后,缓慢打开K6(补气/排放阀),释放瓦斯压力。

(2)、打开K8与泵头上的泄压阀。

(3)、缓慢打开K4(粘液阀),释放粘液压力。

(4)、缓慢打开K1(乳化液阀),释放胶囊乳化液压力。

(5)、以与2.2相反的顺序拆卸封孔器。

(6)、将封孔器清洗干净并且用抹布擦干。

(7)、将胶囊2的粘液通道用高压线连接到c(粘液出口)上。

(8)、关闭K1、K2、K3打开K4,用手压泵打压清洗通道。

2.5、井上数据读取与分析

2.5.1、数据的读取

(1)、停止数据记录,按下“通讯”按钮半秒,当画面出现“StoPrE”标记的时候,松开“通讯”按钮。(注意:此时仪表在屏幕最左面的“r”标志消失,右面是正常的压力数据)

(2)、将优盘插入USB接口,按下“通讯”按钮半秒,当仪表显示屏上出现“ CdPP”图案时,松开按钮。(注意:此时仪表进入通讯状态,然后屏幕显示“CH USb”表示仪表正在检查优盘是否可用,该过程大约需要一秒种,超过5秒说明仪表或者优盘有故障,按复位键后5秒重复上面的操作,如果3次复位后还是不能通过检查,可大致判断该优盘出现问题,如果是以前可以正常使用的优盘出现这样的问题,可判断是仪表的问题,联系我公司技术支持部门,如果是新型号的优盘,可能说明该优盘型号特殊,该仪表不支持,也可以和我公司的技术支持部门联系。检查优盘阶段通过后,仪表开始写数据,屏幕显示为“dI USb”写数据的时候不可以操作仪表其他按钮,也不可以晃动优盘,更不能拔出优盘,耐心等待)(3)、当屏幕显示“ dUEr”图案且显示正常的压力数据的时,拔出优盘。

注意:通讯状态时,不能进行其他操作

2.5.2、数据分析方法

安装程序:该软件无须安装,将程序目录及内容复制到计算机里面,即可以使用了,文件的名称为“历史数据分析2.6.exe”。

运行程序:双击“历史数据分析2.6.exe”文件,程序就会运行。如图8.1。

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程序启动以后,出现如图8.2所示的程序界面。

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图8.2 程序界面

准备数据原文件:

从仪表读出的数据存放在优盘的根目录里面。将该文件拷贝到计算机里面,存放位置用户自己决定。

转换文件

该软件把从优盘里面读出的原文件转化成曲线及数据列表,点击程序左上角的按钮“导入”如图8.3所示

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图8.3 转换文件按钮操作

点击按钮之后,会出现“打开”窗口,提示你选择需要转换的文件,该文件是上一步你存放的原文件,选择之后点“打开”。程序开始自动转换,该过程可能需要1分钟以内的时间。此时用户尽量不要操作电脑。

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图8.4 选择原文件

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图8.5 文件转换