1、簡(jiǎn)介

煤層瓦斯含量是確定礦井瓦斯涌出量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井瓦斯抽放設(shè)計(jì)和礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一。煤層瓦斯含量在一定程度上取決于煤層瓦斯壓力。因此，煤層瓦斯含量和煤層瓦斯壓力是煤礦安全生產(chǎn)中兩個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)。

我們研制的WP-1型井下煤層瓦斯含量快速測(cè)定儀是根據(jù)煤樣瓦斯解吸速度隨時(shí)間變化符合冪函數(shù)關(guān)系，利用瓦斯解吸特征指標(biāo)V₁值，計(jì)算出煤層瓦斯含量、煤層瓦斯壓力的原理而設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)控制技術(shù)及先進(jìn)的氣體流量傳感技術(shù)，首次采用了無(wú)阻力微量氣體流量測(cè)定原理，使煤樣解吸過(guò)程更接近煤的自然解吸狀態(tài)。為保證測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性，在軟件上對(duì)采集數(shù)據(jù)運(yùn)用數(shù)值平均處理方法，并進(jìn)行多次線性回歸計(jì)算。在硬件上采用大規(guī)模低功耗集成電路設(shè)計(jì)，使得儀器具有電路簡(jiǎn)潔、體積小、重量輕、攜帶方便、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

2、儀器特征

本儀器適用于煤礦井下回采或掘進(jìn)工作面，快速測(cè)定煤體中瓦斯解吸量，能夠及時(shí)掌握工作面前方瓦斯含量（W）、瓦斯壓力（P）分布情況以及防突預(yù)測(cè)指標(biāo)K₁、K_t 等重要瓦斯參數(shù)的變化，形成一套比較完整、可靠的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)新技術(shù)。其特征：測(cè)定時(shí)間短（全過(guò)程為7分鐘，暴露2分鐘、解吸5分鐘。），不影正常響作業(yè)面工作，自動(dòng)完成測(cè)定、采集、計(jì)算、儲(chǔ)存、顯示、打印等工作，操作簡(jiǎn)便、省時(shí)省力、高效快捷、準(zhǔn)確可靠，測(cè)定可預(yù)測(cè)出多種瓦斯重要參數(shù)。為生產(chǎn)礦井高產(chǎn)高效、安全生產(chǎn)、預(yù)測(cè)瓦斯涌出量，合理開(kāi)發(fā)利用瓦斯資源等提供了快速簡(jiǎn)潔的測(cè)定手段和可靠的科學(xué)依據(jù)。同樣，本儀器也適用于試驗(yàn)室研究試驗(yàn)工作。

3、儀器測(cè)定參數(shù)

    K_t --- 煤樣瓦斯解吸速度衰減系數(shù)，煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性重要指標(biāo)之一;

    K₁ --- 煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性重要指標(biāo)之一，ml/g.min;

       V₁ --- 單位重量煤樣暴露分鐘的瓦斯解吸速度，與煤層瓦斯含量、煤

層瓦斯壓力有直接關(guān)系，ml/g.min;

        Q₂ --- 瓦斯解吸速度衰減系數(shù);

        P  --- 煤層瓦斯含量預(yù)測(cè)值，ml/g;

        W  --- 煤層瓦斯壓力預(yù)測(cè)值，MPa;

        R  --- 相關(guān)系數(shù)，反映測(cè)定結(jié)果的可靠性。

4、儀器性能指標(biāo)

       瓦斯解吸量           0～60 ml/min;

        瓦斯含量         2～30 ml/g;

        瓦斯壓力         0.1～6.0 MPa;

        測(cè)量         ±2%;

        顯示方式         8位液晶（LCD）顯示;

        持續(xù)工作時(shí)間     8h以上;

        工作環(huán)境溫度     0～40℃;

        工作環(huán)境濕度     ≤95%;

        工作環(huán)境壓力     85～110 KPa;

        尺寸、重量           250×145×67mm, 2Kg;

        5、儀器使用與操作

    WP-1型井下煤層瓦斯含量快速測(cè)定儀屬精密電子產(chǎn)品，使用前應(yīng)認(rèn)真讀閱本產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)，按要求正確操作儀器，以確保儀器測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在運(yùn)輸或攜帶時(shí)，應(yīng)注意輕拿輕放，避免重力碰撞。本儀器是礦用本質(zhì)安全型結(jié)構(gòu)，嚴(yán)禁井下充電、打印或拆卸，以保證使用安全。儀器操作面板如圖所示。

5．1 使用說(shuō)明

    開(kāi)關(guān)：儀器采用電子式按動(dòng)開(kāi)關(guān)，在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，按此開(kāi)關(guān)為開(kāi)機(jī)，此時(shí)綠色指示器燈亮：在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下，按此開(kāi)關(guān)為關(guān)機(jī)。

    指示器：儀器上有一個(gè)雙色指示器，綠色指示器燈亮?xí)r，為開(kāi)機(jī)狀態(tài)指示，紅色指示器燈亮?xí)r為供電電壓不足指示。

    顯示器：儀器的顯示器采用8位液晶（LCD）顯示各點(diǎn)測(cè)量值。當(dāng)儀器進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)時(shí)，前4位數(shù)字顯示為測(cè)定時(shí)間，后4位數(shù)字顯示為測(cè)定解吸量值。

    鍵盤：儀器上共設(shè)15個(gè)按鍵，即10個(gè)數(shù)字鍵，5個(gè)功能鍵。數(shù)字鍵為輸入數(shù)據(jù)時(shí)使用。功能鍵如下：

        復(fù)位鍵：無(wú)論儀器處于任何狀態(tài)下，按此鍵，儀器都將顯示“b c d”選擇狀態(tài)下，以供操作者選擇使用。

        測(cè)定鍵（C鍵）：按此鍵表示已選擇測(cè)定功能過(guò)程，此時(shí)顯示屏幕上出現(xiàn)“a=”字符，待輸入吸附常數(shù)A值后，又顯示出“b=”字符，鍵入吸附常數(shù)B值后，再顯示出“C=”字符，待輸入瓦斯含量系數(shù)α值，終顯示出“CO=”字符，鍵入試驗(yàn)編號(hào)后，屏幕顯示出“TT”，此時(shí)表示等待打鉆取煤樣階段。

        計(jì)時(shí)鍵：當(dāng)開(kāi)始打鉆時(shí)，應(yīng)按測(cè)定鍵（C鍵），儀器自動(dòng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，屏幕顯示的是煤樣暴露時(shí)間。此過(guò)程為打鉆、分篩、取樣以及將煤樣裝入煤樣罐與儀器連接的過(guò)程，整個(gè)過(guò)程時(shí)間共為2min，到2min后，儀器自動(dòng)進(jìn)入測(cè)定采樣過(guò)程，整個(gè)測(cè)定采樣過(guò)程為5min。當(dāng)測(cè)定采樣結(jié)束，儀器自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)和顯示終測(cè)定結(jié)果，并將返回到選擇狀態(tài)，等待下選擇之用。

        顯示結(jié)果鍵（b鍵）：在選擇狀態(tài)下按此鍵，將逐個(gè)顯示當(dāng)前測(cè)定的一組終結(jié)果數(shù)據(jù)。其他前期測(cè)定的數(shù)據(jù)無(wú)效。若要得到其它組測(cè)定的結(jié)果可通過(guò)打印方式得出。

        打印鍵（d鍵）：在選擇狀態(tài)下按此鍵，輸入所要的試驗(yàn)編號(hào)后，即可打印出該組的測(cè)定數(shù)據(jù)和終測(cè)定結(jié)果。（注意，此鍵只能在地面上選擇使用，嚴(yán)禁井下打印！！！）。