第10章防突技術(shù)操作

1、第十章 防突技術(shù)操作第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察復(fù)習(xí)思考題第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 一、 煤層瓦斯壓力測定 1.煤層瓦斯壓力 煤層瓦斯壓力是決定煤層瓦斯含量的主要因素之一，當(dāng)煤的孔隙率相同時，游離瓦斯量與瓦斯壓力成正比；當(dāng)煤的吸附瓦斯能力相同時，煤層瓦斯壓力越高，煤的吸附瓦斯量越大。煤層瓦斯壓力是間接法預(yù)測煤層瓦斯含量的必備參數(shù)。瓦斯壓力是預(yù)測突出的主要指標(biāo)之一。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 2.煤層瓦斯壓力測定要求 為了預(yù)防石門揭穿煤層時發(fā)生突出事故，必須在揭穿突出煤層前，通過鉆孔測定煤層瓦斯壓力。瓦斯壓力是選擇石門局部防突措施的主要依據(jù)。因

2、此，測定煤層瓦斯壓力是煤礦瓦斯管理和科研需要經(jīng)常進(jìn)行的一項(xiàng)工作。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 測定煤層瓦斯壓力時，通常是從石門或圍巖鉆場向煤層打孔徑為5075 mm的鉆孔，孔中放置測壓管，將鉆孔封閉后用壓力表直接進(jìn)行測定。為了測定煤層的原始瓦斯壓力，測壓地點(diǎn)的煤層應(yīng)為未受采動影響的原始煤體。石門揭穿突出煤層前測定煤層瓦斯壓力時，在工作面距煤層法線距離5 m以外，至少打2個穿透煤層全厚或見煤深度不少于10 m的鉆孔。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 3.煤層瓦斯壓力隨深度的變化規(guī)律 研究表明，在同一深度下，不同礦區(qū)煤層的瓦斯壓力值有很大的差別，但同一礦區(qū)中煤層瓦斯壓力隨深度的增加而增大，這一特點(diǎn)揭示

3、了煤層瓦斯壓力分布規(guī)律。 第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 煤層瓦斯壓力的大小，取決于煤生成后煤層瓦斯的排放條件。在漫長的地質(zhì)年代中，煤層瓦斯排放條件是一個極其復(fù)雜的問題，除與覆蓋層厚度、透氣性能、地質(zhì)構(gòu)造條件有關(guān)外，還與覆蓋層的含水性密切相關(guān)。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 當(dāng)覆蓋層充滿水時，煤層瓦斯壓力最大，這時瓦斯壓力等于同水平的靜水壓力；當(dāng)煤層瓦斯壓力大于同水平靜水壓力時，瓦斯將沖破水的阻力向地面逸散；當(dāng)覆蓋層未充滿水時，煤層瓦斯壓力小于同水平的靜水壓力，煤層瓦斯以一定壓力得以保存。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定圖10-1是實(shí)測的我國部分局、礦煤層瓦斯壓力隨距地表深度變化圖，從圖中可以看出，絕

4、大多數(shù)煤層的瓦斯壓力小于或等于同水平靜水壓力。 圖10-1煤層瓦斯壓力隨距地表深度變化第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 在煤層賦存條件和地質(zhì)構(gòu)造條件變化不大時，同一深度各煤層或同一煤層在同一深度的各個地點(diǎn)，煤層瓦斯壓力是相近的。隨著煤層埋藏深度的增加，煤層瓦斯壓力呈正比例增加。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 在地質(zhì)條件不變的情況下，煤層瓦斯壓力隨深度變化的規(guī)律通常用下式描述：P=P0+m(H-H0）式中: P在深度H處的瓦斯壓力， MPa； P0瓦斯風(fēng)化帶H0深度的瓦斯壓力， MPa，一般取0.150.2； H0 瓦斯風(fēng)化帶的深度， m； H 煤層距地表的垂直深度， m； m瓦斯壓力梯度， MPa/

5、m；第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定式中:P1實(shí)測瓦斯壓力， MPa； H1測瓦斯壓力p1地點(diǎn)的垂深， m。0101mHHPP第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定我國各煤礦瓦斯壓力隨深度變化的實(shí)測數(shù)據(jù)，瓦斯壓力梯度m一般為0.0070.012 MPa/m，而瓦斯風(fēng)化帶的深度則在幾米至幾百米之間。表10-1是我國部分礦井的煤層瓦斯壓力和瓦斯壓力梯度實(shí)測值。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定礦井名稱礦井名稱煤層煤層垂深垂深/m瓦斯壓力瓦斯壓力/MPa瓦斯壓力梯度瓦斯壓力梯度/MPa.m-1南桐一井442185031.524.220.0095北票臺吉一井447135606.865.120.0114漣邵蛇形山44214

6、2522.142.600.0120淮北蘆嶺882454820.22.960.0116第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 4.煤層瓦斯壓力的測定方法 煤層瓦斯壓力主要采用井下直接測定法。直接測定煤層原始瓦斯壓力按煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法中的規(guī)定進(jìn)行。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定圖10-2注漿封孔測壓1煤層；2水泥漿；3注漿管；4閘閥；5測壓管；6速凝水泥；7壓力表；8注漿泵 測壓裝置包括測壓管、管接頭、注漿管、壓力表等，注漿設(shè)備為揚(yáng)程需大于50 m的專用注漿泵。注漿封孔測壓如圖10-2所示。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 測壓鉆孔直徑為6595 mm，長度為2570 m。鉆孔施工完成后，需進(jìn)行

7、封孔和測定工作： 將測壓管安裝在鉆孔中預(yù)定的封孔深度，在孔口用聚氨酯堵塞，并安裝好注漿管。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 根據(jù)封孔深度確定水泥及膨脹劑的使用量，按一定比例配制好封孔水泥漿，用注漿泵一次連續(xù)將封孔水泥漿注入鉆孔內(nèi)。 注漿24 h凝固后，安裝閥門及壓力表。 觀測、記錄鉆孔的壓力值，直到觀測值基本穩(wěn)定。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 測壓的封孔方法分填料法和封孔器法兩類。根據(jù)封孔器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，封孔器分為膠圈、膠囊和膠圈壓力黏液等幾種類型。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 （1） 填料封孔法。填料封孔法是應(yīng)用最廣泛的一種測壓封孔方法。采用該法時，在打完鉆孔后，先用水清洗鉆孔，再向孔內(nèi)放置帶有壓

8、力表接頭的測壓管，管徑為68 mm，長度不小于6 m，最后用充填材料封孔。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 填料法封孔結(jié)構(gòu)如圖10-3所示。圖10-3填料法封孔結(jié)構(gòu)1前端篩管；2擋料圓盤；3充填材料；4木楔；5測壓管；6壓力表；7鉆孔第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 為了防止測壓管被堵塞，應(yīng)在測壓管前端焊接一段直徑大于測壓管的篩管或直接在測壓管前端管壁打篩孔，并在測壓管前端后部套焊一擋料圓盤。測壓管為紫銅管或細(xì)鋼管，充填材料一般為水泥和砂子或黏土。填料可用人工或壓風(fēng)送入鉆孔。為使鉆孔密封可靠，每充填1 m，送入一段木楔并用堵棒搗固。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 人工封孔時，封孔深度一般不超過5 m；用

9、壓氣封孔時，借助噴射罐將水泥砂漿由孔底向孔口逐漸充滿，其封孔深度可達(dá)10 m以上。填料法封孔的優(yōu)點(diǎn)是不需要特殊裝置，密封長度大，密封質(zhì)量可靠，簡便易行；缺點(diǎn)是人工封孔長度短，費(fèi)時費(fèi)力，且封孔后需等水泥基本凝固后，才能上壓力表。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 （2） 封孔器封孔法。 膠圈封孔器法。膠圈封孔器法是一種簡便的封孔方法，它適用的條件為巖柱完整致密的情況下。膠圈封孔器封孔結(jié)構(gòu)如圖10-4所示。圖10-4膠圈封孔器封孔結(jié)構(gòu)1測壓管；2外套管；3壓緊螺帽；4活動擋圈；5固定擋圈；6膠圈；7壓力表；8鉆孔第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 膠圈封孔器由內(nèi)套管、外套管、擋圈和膠圈組成。內(nèi)套管為測壓管。封

10、直徑為50 mm的鉆孔時，膠圈外徑為49 mm，內(nèi)徑為21 mm，長度為78 mm。測壓管前端焊有環(huán)形固定擋圈，當(dāng)擰緊壓緊螺帽時，外套管向前移動壓縮膠圈，使膠圈徑向膨脹，達(dá)到封孔的目的。膠圈封孔器法主要優(yōu)點(diǎn)是簡便易行，封孔器可重復(fù)使用；缺點(diǎn)是封孔深度小，封孔段巖石致密、完整。 第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 膠圈壓力黏液封孔器法。這種封孔器與膠圈封孔器的主要區(qū)別是在兩組封孔膠圈之間，充入帶壓力的黏液。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定膠圈壓力黏液封孔器的結(jié)構(gòu)如圖10-5所示。圖10-5 膠圈-壓力黏液封孔器的結(jié)構(gòu)1補(bǔ)充氣體入口；2固定把；3加壓手把；4推力軸承；5膠圈；6黏液壓力表；7膠圈；8高壓膠管

11、；9閥門；10二氧化碳瓶；11黏液；12黏液罐第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 該封孔器由膠圈封孔系統(tǒng)和黏液加壓系統(tǒng)組成。為了縮短測壓時間，該封孔器帶有預(yù)充氣口，預(yù)充氣壓力略小于預(yù)計(jì)的煤層瓦斯壓力。使用該封孔器時，鉆孔直徑為62 mm，封孔深度為1120 m，封孔黏液段長度為3.65.4 m。適用于堅(jiān)固性系數(shù)不大于0.5的煤層。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 這種封孔器的主要優(yōu)點(diǎn)是封孔段長度大，壓力黏液可滲入封孔段巖體裂隙，密封效果好。通過在山西陽泉等單位的試驗(yàn)，該封孔器能滿足煤巷直接測定煤層瓦斯壓力的要求。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定實(shí)踐表明，封孔測壓的效果除了與鉆孔是否清洗干凈，填料是否填緊密，

12、水泥凝固是否產(chǎn)生收縮裂隙，管接頭是否漏氣等工藝條件有關(guān)外，還取決于測壓地點(diǎn)巖體或煤體的破裂狀態(tài)。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定當(dāng)巖體本身的完整性遭到破壞時，煤層中的瓦斯會經(jīng)過破壞的巖柱產(chǎn)生流動，這時所測得的瓦斯壓力實(shí)際上是瓦斯流經(jīng)巖柱的流動阻力，因此，為了測到煤層的原始瓦斯壓力，就應(yīng)當(dāng)選擇在致密的巖石地點(diǎn)測壓，并適當(dāng)增大封孔段長度。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定5.測定過程中應(yīng)注意的問題煤層瓦斯壓力測定是一項(xiàng)技術(shù)含量較高的工作，在測定過程中必須嚴(yán)格按規(guī)范操作，每個步驟均要認(rèn)真仔細(xì)，否則測不到煤層瓦斯壓力的真實(shí)值。在測定過程中，應(yīng)注意以下問題：第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定（1） 選擇合適的測壓地點(diǎn)。

13、測壓鉆孔盡量選擇在石門或巖巷中施工，應(yīng)避開地質(zhì)構(gòu)造裂隙帶、巷道卸壓圈和采動影響范圍等。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定（2） 保證足夠的封孔長度。采用膠囊-密封黏液封孔測定本煤層瓦斯壓力的封孔深度應(yīng)不小于10 m；采用注漿封孔測壓法測定本煤層瓦斯壓力的封孔深度應(yīng)不小于12 m，煤層群分層測壓時則應(yīng)封堵至被測煤層在鉆孔側(cè)的頂板或底板；條件適宜的情況下，應(yīng)盡可能加長測壓鉆孔的封孔深度。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定（3） 鉆孔施工應(yīng)保證鉆孔平直、孔形完整，穿層測壓鉆孔宜穿透煤層全厚。鉆孔施工好后，應(yīng)立即清洗鉆孔，保證鉆孔暢通。（4） 鉆孔施工完后應(yīng)在24 h內(nèi)完成封孔工作。（5） 必須設(shè)專人負(fù)責(zé)瓦斯壓力

14、的測定工作。在測定過程中，應(yīng)作好各種參數(shù)記錄。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定（6） 當(dāng)瓦斯壓力變化小于0.005 MPad時，測壓工作可結(jié)束。對于上向測壓鉆孔，在結(jié)束測壓工作、撤卸表頭時，應(yīng)測量從鉆孔中放出的水量，根據(jù)鉆孔參數(shù)、封孔參數(shù)計(jì)算出鉆孔水的靜水壓力，并從測定壓力中扣除。對水平及下向測壓孔則以測定值作為瓦斯壓力值。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定6.儀器設(shè)備的使用與維護(hù)直接法測定煤層瓦斯壓力，主要使用壓力表、膠囊-密封黏液封孔器、注漿泵等。壓力表在使用之前，應(yīng)進(jìn)行校檢。若出現(xiàn)指示不靈，指針?biāo)蓜樱潭炔磺?，表盤玻璃破裂，卸壓后指針不回零位，鉛封損壞等問題必須立即更換。壓力表選用時應(yīng)考慮壓力表量

15、程合適、表盤夠大等因素。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 膠囊-密封黏液封孔法的封孔材料為膠囊、密封黏液，封孔方式為手工操作。適用于松軟巖層或煤巷的瓦斯壓力測定。在測壓地點(diǎn)先將封孔器組裝好，將其放入預(yù)計(jì)的封孔深度，在鉆孔孔口安裝好阻退楔，連接好封孔器與密封黏液罐、壓力水罐，裝上各種控制閥，安裝好壓力表；第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定啟動壓力水罐開關(guān)向膠囊充壓力水，待膠囊膨脹封住鉆孔后開啟密封黏液罐往鉆孔的密封段注入密封黏液，密封黏液的壓力應(yīng)略高于煤層預(yù)計(jì)的瓦斯壓力。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 二、 煤層瓦斯含量測定 1.煤層瓦斯含量測定要求 煤層瓦斯含量的測定方法主要分為井下間接計(jì)算法和解吸直接測

16、定法2種。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 間接計(jì)算法是先測定出煤層瓦斯壓力，并對煤樣進(jìn)行工業(yè)分析，然后通過公式計(jì)算得出煤層瓦斯含量，該種方法使用較多，但需要先測定煤層瓦斯壓力，并取煤樣進(jìn)行工業(yè)分析、瓦斯吸附參數(shù)a、b值分析，整個測定周期較長。井下解吸法直接測定煤層瓦斯含量，該種方法測定周期短、操作便捷，但不適用于嚴(yán)重漏水鉆孔、瓦斯噴出鉆孔及巖芯鉆孔的瓦斯含量測定。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 2.煤層瓦斯含量隨深度的變化規(guī)律 在礦井煤層瓦斯帶內(nèi)，若煤層賦存較穩(wěn)定，則煤層瓦斯含量隨深度的增加會呈現(xiàn)有規(guī)律地增大。礦井可通過統(tǒng)計(jì)法來預(yù)計(jì)煤層瓦斯含量。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定3.煤層瓦斯含量的測定方

17、法（1） 解吸法測定煤層原始瓦斯含量。20世紀(jì)70年代末期開始在地勘部門推廣和應(yīng)用解吸法測定煤層原始瓦斯含量。該方法的基本原理是在鉆進(jìn)預(yù)定位置采集煤芯，在地面裝入特制密封罐并進(jìn)行氣體成分分析和解吸瓦斯規(guī)律測定，通過精確估計(jì)裝入密封罐前各時段瓦斯損失量計(jì)算煤層瓦斯含量。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 解吸法直接測定煤層瓦斯含量的關(guān)鍵在于精確估計(jì)煤樣從鉆孔采集至地面裝入密封罐前這段時間內(nèi)的瓦斯損失量。煤芯在裝罐前瓦斯損失量取決于煤芯在孔內(nèi)及空氣中暴露的時間、孔內(nèi)及空氣介質(zhì)狀態(tài)、煤的物理機(jī)械性質(zhì)及煤層瓦斯含量。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 煤樣在解吸測定前損失的瓦斯量取決于煤芯在孔內(nèi)和空氣中暴露時間以

18、及煤樣的瓦斯解吸規(guī)律。根據(jù)試驗(yàn)研究與理論分析，在煤樣開始暴露的一段時間內(nèi)煤樣解吸瓦斯量與煤樣解吸時間的平方根成正比:第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定t0煤樣在解吸測定前的暴露時間， min；t1提鉆時間，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，煤樣在鉆孔內(nèi)暴露時間取0.5t1，min;t2解吸測定前煤樣在地面空氣中的暴露時間， min； t煤樣解吸測定時間， min； k比例常數(shù)，mL/min1/2。210021ztttttkV式中: Vz煤樣自暴露時起至進(jìn)行解吸測定結(jié)束時瓦斯解吸總體積， mL；第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定解吸測定所測出的瓦斯解吸量V為煤樣總解吸量Vz的一部分，僅是t那段時間的解吸量。解吸測定前，煤樣在暴露時

19、間t0內(nèi)已損失的瓦斯量可用圖解法或解吸法求得。 第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 損失瓦斯量一般可達(dá)到煤樣總瓦斯量的10%50%，且煤的瓦斯含量越大，煤越破碎，損失瓦斯量所占的比例越大。因此，為提高煤層瓦斯含量的測定精度，應(yīng)盡量減少煤樣的暴露時間，選取粒度較大的煤樣，以減少瓦斯損失量在煤樣總瓦斯量中所占的比重。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定GVVVVX43210式中:X0煤層原始瓦斯含量， mL/g； V1煤樣解吸測定中累計(jì)解吸出的瓦斯體積， mL； V2推算出的瓦斯損失量， mL； V3煤樣粉碎前脫出的瓦斯量， mL； V4煤樣粉碎后脫出的瓦斯量， mL； G煤樣質(zhì)量，g。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)

20、測定 （2） 煤層瓦斯含量間接測定法。煤層瓦斯含量間接測定法是： 首先在試驗(yàn)室中進(jìn)行煤樣的瓦斯吸附試驗(yàn)和真假比重的測定；第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定其計(jì)算式為：kKpeWbppXstnf10)31.011(1ab)1(式中X純煤（可燃物質(zhì)）瓦斯含量，m3/t； p實(shí)測的煤層瓦斯壓力， MPa； a吸附常數(shù)，實(shí)驗(yàn)溫度下煤的極限吸附量m3/t； b吸附常數(shù)，1/MPa；ts試驗(yàn)室做吸附試驗(yàn)時溫度，； t井下煤體溫度，；Wf煤中水分含量，%； n系數(shù)； K煤的空隙體積， m3/t；k瓦斯的壓縮系數(shù)。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 原煤瓦斯含量則可按下式換算：100-100f0fWAXX式中: X0原煤

21、瓦斯含量， m3/t； X純煤瓦斯含量， m3/t； Af煤的灰分，%； Wf煤的水分，%。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 4.測定過程中應(yīng)注意的問題井下解吸法直接測定瓦斯含量對采樣有嚴(yán)格的要求：（1） 所有用于取樣煤樣罐在使用前必須進(jìn)行氣密性檢測，氣密性檢測可通過向煤樣罐內(nèi)注空氣至表壓15 MPa以上,關(guān)閉后擱置12 h后壓力不降方可使用。不應(yīng)在絲扣及膠墊上涂潤滑油。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定（2） 解吸儀在使用之前，將量管內(nèi)灌滿水，關(guān)閉底塞并倒置過來，放置10 min后以量管內(nèi)水面不下降為合格。（3） 采樣鉆孔在同一地點(diǎn)至少應(yīng)布置2個，取樣點(diǎn)間距不小于5 m。 （4） 在石門或巖石巷道可打

22、穿層鉆孔采取煤樣，在新暴露的煤巷中應(yīng)首選煤芯采取器（簡稱煤芯管）或其他定點(diǎn)取樣裝置定點(diǎn)采集煤樣。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定（5） 采樣深度應(yīng)按2種情況確定。測定煤層原始瓦斯含量時，采樣深度應(yīng)超過鉆孔施工地點(diǎn)巷道的影響范圍，并滿足以下要求：在采掘工作面取樣時，采樣深度應(yīng)根據(jù)采掘工作面的暴露時間來確定，但不應(yīng)小于12 m;第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定在石門或巖石巷道采樣時，距煤層的垂直距離應(yīng)視巖性而定，但不應(yīng)小于5m。抽采后煤層殘余瓦斯含量測定時，采樣深度應(yīng)符合煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)（AQ 10262006）的規(guī)定。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定（6） 采樣時間是指用于瓦斯含最測定的煤樣從暴露到被裝

23、入煤樣罐密封所用的實(shí)際時間，不應(yīng)超過5 min。（7） 采集煤樣時應(yīng)滿足以下要求：對于柱狀煤芯，采取中間不含矸石的完整的部分；對于粉狀及塊狀煤芯，要剔除矸石及研磨燒焦部分；不應(yīng)用水清洗煤樣，保持煤芯自然狀態(tài)裝入密封罐中，不可壓實(shí)，罐口保留約10 mm空隙。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定（8） 采樣時，應(yīng)同時收集以下有關(guān)參數(shù)記錄在采樣記錄表中： 采樣地點(diǎn)：礦井名稱、煤層名稱、埋深（地面標(biāo)高、煤層底板標(biāo)高）、采樣深度、鉆孔方位、鉆孔傾角。 采樣時間：取樣開始時間、取樣結(jié)束時間、煤樣裝罐結(jié)束時間。 編號：罐號、樣品編號。 第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定5.儀器設(shè)備的使用與維護(hù)井下解吸法直接測定煤層瓦斯含

24、量試驗(yàn)采用以下儀器設(shè)備： 煤樣罐，罐內(nèi)徑大于60 mm，足夠裝煤樣400 g以上，在1.5 MPa氣壓下保持氣密性。 瓦斯解吸速度測定儀，量管有效體積不小于800 cm3,最小刻度2 cm3。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 空盒氣壓計(jì)。 秒表。 穿刺針頭或閥門。 溫度計(jì)，050 。 真空脫氣裝置或常壓自然解吸測定裝置。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 球磨機(jī)或粉碎機(jī)。 氣相色譜儀，符合天然氣的組成分析氣相色譜法（GB/T 136102003）要求。 天平，量程不小于1 000 g,感量不大于1 g。如圖10-6所示。圖10-6瓦斯解吸速度測定儀與煤樣罐連接1排水口；2量管；3彈簧夾；4底塞；5排氣管

25、；6閥門；7煤樣管；8吊環(huán)第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定三、 煤層透氣性測定1.煤層透氣性測定要求煤層透氣性通常配合煤層瓦斯壓力測定工作進(jìn)行，在測定煤層瓦斯壓力后，可進(jìn)行煤層透氣性的考察。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 2.煤層透氣性測定方法煤層透氣性系數(shù)的測定是在煤層瓦斯向鉆孔流動的狀態(tài)徑向不穩(wěn)定流動的基礎(chǔ)上建立的，采用該法時按下列步驟進(jìn)行： 打鉆孔測定煤層瓦斯壓力。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定由石門或其他圍巖巷道向煤層打測壓鉆孔，鉆孔與煤層交角應(yīng)盡量接近90，鉆孔要打穿煤層全厚，孔徑不限。記錄鉆孔的方位角、仰角和鉆孔在煤層中的長度。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定記錄鉆孔見煤和打完煤層的時間，取這

26、兩個時間的平均值作為鉆孔開始排放瓦斯時間的起點(diǎn)。鉆孔打完后，清洗鉆孔，封孔測瓦斯壓力。上壓力表之前測定鉆孔瓦斯流量，并記錄流量與測定流量的時間。當(dāng)壓力表讀數(shù)上升至穩(wěn)定的最高位時，此讀數(shù)為煤層原始瓦斯壓力值。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 卸壓測定鉆孔瓦斯流量。卸下壓力表排放瓦斯，卸壓1 d以后進(jìn)行測定鉆孔瓦斯流量，在測定時要記錄卸下壓力表大量排放瓦斯時間與每次測定瓦斯流量的時間，兩者的時間差即為時間準(zhǔn)數(shù)中的值。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定測量流量的儀表，當(dāng)流量大時可用小型孔板流量計(jì)或浮子流量計(jì)，而流量小時可用0.5 m3/h的濕式氣體流量計(jì)。封孔后上表前測得的流量也可用來計(jì)算透氣性系數(shù)。第一節(jié)

27、煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 測定煤的瓦斯含量系數(shù)。煤層的瓦斯含量系數(shù)一般是在實(shí)驗(yàn)室通過吸附試驗(yàn)確定的。 透氣性系數(shù)的計(jì)算方法。鉆孔瓦斯流動是徑向不穩(wěn)定流動，求出其流動方程的解析解是困難的。中國礦業(yè)大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用相似模型試驗(yàn)的方法進(jìn)行試驗(yàn)，并以相似準(zhǔn)數(shù)表達(dá)了試驗(yàn)的結(jié)果。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 徑向不穩(wěn)定流動的計(jì)算公式為：bFY0a式中: Y流量準(zhǔn)數(shù)，無因次； F0時間準(zhǔn)數(shù)，無因次； a,b無因次系數(shù)。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定tarpFpprY215.100212014)(q式中: p0煤層原始絕對瓦斯壓力(表壓力加0.1)， MPa； p1鉆孔中的瓦斯壓力，一般為0.1 MPa； 煤層透氣性

28、系數(shù)， m2/MPa2d； r1鉆孔半徑， m； q在排放時間為t時,鉆孔煤壁單位面積的瓦斯流量， m3/( m2d)。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定LrQ12q式中Q在時間為t從鉆孔卸壓到測定鉆孔瓦斯流量的時間，d； 時測出的鉆孔流量， m3/d； L鉆孔見煤長度，一般為煤層厚度， m； t從鉆孔卸壓到測定鉆孔瓦斯流量的時間，d； 煤層瓦斯含量系數(shù)，m3/m2(MPa)1/2。PX/式中X煤的瓦斯含量， m3/t； p確定煤瓦斯含量時的瓦斯壓力， MPa。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定 為了簡化計(jì)算，導(dǎo)出如下計(jì)算透氣性的公式：BFAY0tBpprA211.5021201rp4q，第一節(jié) 煤層瓦斯

29、基礎(chǔ)參數(shù)測定 由于流量準(zhǔn)數(shù)與時間準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系難以用簡單的公式表達(dá)，故按時間準(zhǔn)數(shù)分段表示，得出以下專門計(jì)算透氣件系數(shù)的公式：750530320200201010101010101010101110FFFFFF07. 007. 1111. 011. 1137. 014. 125. 025. 1391. 039. 161. 061. 114. 31 . 283. 11 . 1BABABABABABA第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定由于計(jì)算透氣性系數(shù)公式較多，需采用試算法來確定選取的計(jì)算式。即先選用其中任一個式子計(jì)算出值，然后將算出的值代入公式校驗(yàn)F0是否在選用公式的適用范圍內(nèi)。如在試用范圍，則選式正確，算

30、出的值即為煤層透氣性系數(shù)；如不在適用范圍，則需重新選公式計(jì)算值，重新校驗(yàn)F0值是否在選用公式的適用范圍內(nèi)。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定3.測定過程中應(yīng)注意的問題（1） 打測壓鉆孔時要注意有無噴孔，如有噴孔，應(yīng)測定噴出煤量，然后折合計(jì)算孔徑。（2） 測定鉆孔瓦斯流量時，可在不同時間多測幾個瓦斯流量值，以便分析距鉆孔不同距離煤體透氣性的變化規(guī)律。第一節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定（3） 卸壓后到測定流量時間長時，鉆孔見煤長度可不取實(shí)測值，而取煤厚值；如時間短，則L值可取為鉆孔見煤長度。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察一、 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定（一） 煤的破壞類型的測定煤的破壞類型參見表

31、6-2。（二） 煤的瓦斯放散初速度p的測定1. 煤的瓦斯放散初速度p的測定方法（1） 變?nèi)葑儔菏剑ㄒ妶D10-7）。 圖10-7變?nèi)葑儔菏綔y定儀1真空泵；2玻璃管；3二通閥；4固定空間；5試樣瓶；6管路；7甲烷氣源第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（2） 等容變壓式圖10-8等容變壓式測定儀1真空泵；2、8、9閥門；3固定空間；4壓力傳器；5試樣瓶；6三通閥；7真空汞柱計(jì)第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 2. 測定儀器、用具的基本要求試樣瓶容積（含管路）：5mL。固定空間體積：28mL（不含試樣瓶），出廠時應(yīng)標(biāo)定。真空泵：抽氣量大于2L/min且小于5L/min，真空度

32、小于4Pa。甲烷氣源：0.1MPa，純度大于99.9%。分樣篩：孔徑為0.2mm、0.25mm分樣篩各一個。天平：量程100g，感量0.05g。漏斗、脫脂棉等。 第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察(1) 變?nèi)葑儔菏綔y定儀。真空汞柱計(jì)：量程范圍0360 mmHg，誤差小于1 mmHg，內(nèi)徑3 mm。 (2)等容變壓式測定儀。應(yīng)能對放散量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測、記錄、存儲與計(jì)算。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察閥門：泄漏量小于10-6 Pa m3/s，小于耐壓0.2 MPa; 傳感器：量程0760 mmHg，誤差小于0.5 mmHg。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（

33、3） 氣密性檢查。 對于變?nèi)葑儔菏綔y定儀，在不裝試樣時，對放散空間脫氣使汞柱計(jì)液面相平，停泵并放置5 min后，汞柱計(jì)液面相差應(yīng)小于1mm。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 對于等容變壓式測定儀，在不裝試樣時，對放散空間脫氣使其壓力達(dá)到10 mmHg以下,停泵并放置5 min后，放散空間壓力增加應(yīng)小于1 mmHg。儀器應(yīng)帶氣密性自檢功能。 氣密性檢查至少一個月進(jìn)行一次。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 3. 采樣與制樣（1） 采樣。在新暴露煤壁、地面鉆井、井下鉆孔取煤樣。煤樣應(yīng)附有標(biāo)簽，注明采樣地點(diǎn)、層位、采樣時間等。若煤層有多個分層，應(yīng)逐層分別采樣。每個煤樣重25

34、0 g。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（2） 制樣。按照煤樣的制備方法（GB 4742008）、煤炭篩分試驗(yàn)方法（GB/T 4772008）規(guī)定制作。篩分出粒度為0.20.25 mm的煤樣。每個煤樣取2個試樣，每個試樣重3.5 g。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 4. 測定步驟（1） 把同一煤樣的2個試樣用漏斗分別裝入p測定儀的試樣瓶中。（2） 啟動真空泵對2個試樣脫氣1.5 h。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（3） 脫氣1.5 h后關(guān)閉真空泵，將甲烷瓶與試樣瓶連接，充氣（充氣壓力為0.1 MPa）使2個試樣吸附瓦斯1.5 h。（4） 將試樣瓶與

35、甲烷瓶、大氣之間用閥門相互隔離。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 5.指標(biāo)測定 （1） 變?nèi)葑儔菏絻x器測定（參見圖10-7）。 開動真空泵，打開閥3對固定空間進(jìn)行脫氣，使U型管汞真空計(jì)兩端液面相平。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 停止真空泵，關(guān)閉閥3，旋轉(zhuǎn)閥6，使試樣瓶與固定空間相連接并使二者均與大氣隔離，同時啟動秒表計(jì)時，10 s時斷開試樣瓶與固定空間，讀出汞柱計(jì)兩端汞柱差p1，45 s時再連通試樣瓶與固定空間，60 s時斷開試樣瓶與固定空間，再一次讀出汞柱計(jì)兩端差p2。 計(jì)算p=p2-p1。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（2） 等容變壓式儀器測

36、定（參見圖10-8）。 關(guān)閉閥8、9，打開閥2，開動真空泵對固空間(含儀器管道)進(jìn)行脫氣。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 停止真空泵，關(guān)閉閥2，打開閥8，使試樣瓶與固定空間相連接并同時啟動放散速度測定儀的計(jì)時器與壓力傳感器，10 s時關(guān)閉閥8，記錄固定空間壓力H1，45 s時再打開閥8，60 s時關(guān)閉閥8，再一次讀出固定空間壓力H2。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 按測定的H1、H2,由下式換算成以mmHg為單位的p值： 33122032220102102102prVHrVVHrV式中 V0規(guī)定的變?nèi)葑儔貉b置放散空間體積(汞柱計(jì)液面壓差為0時)， mL; r規(guī)定

37、的變?nèi)葑儔貉b置的汞柱計(jì)內(nèi)截面半徑， mm; V等容變壓裝置的放散空間體積， mL;H1，H2等容變壓裝置第10 s、第60 s時的固定空間壓力， mmHg。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 6. 誤差要求與結(jié)果表述（1） 誤差要求。測量誤差應(yīng)小于1 mmHg。在提交報(bào)告時附放散量曲線。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（2） 結(jié)果表述。p單位為 mmHg，保留到個位。設(shè)兩試樣p值分別為a1、a2，則：當(dāng)a1=a2時，p取a1;當(dāng)|a1-a2|=1時，p取二者最大值;當(dāng)|a1-a2|1時,為不合格，應(yīng)裝新樣重新測試。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（三）

38、煤的堅(jiān)固系數(shù)f的測定 1. 采樣與制樣（） 沿新暴露的煤層厚度的上、中、下部各采取塊度為10 cm的煤樣兩塊,在地面打鉆取樣時應(yīng)沿煤層厚度的上、中、下部各采取塊度為10 cm的煤樣兩塊，煤樣采取后應(yīng)及時用紙包上并浸蠟封固以免風(fēng)化。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（2） 煤樣要附有標(biāo)簽,注明采樣地點(diǎn)、層位、時間、采樣人等。（3） 在煤樣攜帶、運(yùn)輸過程中注意不得摔碰。（4） 把煤樣用小錘碎制成2030 mm的小塊,用孔徑為20 mm或30 mm的篩子篩選。 （5） 稱取制備好的煤樣50 g為1份,每5份為1組,共稱取3組。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察2. 測定步驟（

39、1） 將搗碎筒放置在水泥地板或2 cm厚的鐵板上,放入試樣1份,將2.4 kg重錘提高到600 mm高度,使其自由落下沖擊試樣,每份沖擊3次,把5份搗碎后的試樣裝在同一容器中。（2） 把每組（5份）搗碎后的試樣一起倒入孔徑為0.5 mm的分樣篩中篩分,篩到不再漏下煤粉為止。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（3） 把篩下的煤粉末用漏斗裝入計(jì)量筒內(nèi),輕輕敲打使之密實(shí),然后輕輕插入具有刻度的活塞尺與筒內(nèi)粉末接觸。在計(jì)量筒口相平處讀取數(shù)l。當(dāng)l30 mm時，沖擊次數(shù)n可定為3次,按以上步驟繼續(xù)進(jìn)行其他各組測定;當(dāng)l30 mm時，第一組煤樣作廢，每份沖擊次數(shù)n改為5次,按以上步驟進(jìn)行沖擊、

40、篩分和測量,仍以每5份作一組,測定煤粉高度。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察3. 堅(jiān)固性系數(shù)的計(jì)算測定平行樣3組（每組5份），取算數(shù)平均值,計(jì)算結(jié)果取一位小數(shù)。4. 軟煤堅(jiān)固性系數(shù)的確定如果取得的煤樣粒度達(dá)不到測定f值所要求粒度，可采取粒度為13 mm的煤樣按上要求進(jìn)行測定,并按下式換算:第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察當(dāng)f130.25時,f=1.57f13-0.14當(dāng)f130.25時,f=f13f13為粒度為13 mm時煤樣的堅(jiān)固性系數(shù)。（四） 鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2和K1值的測定 1. 鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2的測定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)可采用 MD-2型煤鉆屑瓦斯解吸儀進(jìn)

41、行測定。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（1） 測定儀器原理及構(gòu)造。該儀器的原理為：在井下不對煤樣進(jìn)行人為脫氣和充氣的條件下，利用煤鉆屑中殘存瓦斯壓力（瓦斯含量），向一密閉的空間釋放（解吸）瓦斯，用該空間體積和壓力（以水柱計(jì)壓差表示）變化來表征煤樣解吸出的瓦斯量。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 圖10-9MD-2型煤鉆屑瓦斯解析儀結(jié)構(gòu)1水柱計(jì)；2解吸室；3煤樣瓶；4三通旋塞；5兩通旋塞 MD-2型煤鉆屑瓦斯解吸儀主體為一整塊有機(jī)玻璃加工而成。儀器結(jié)構(gòu)如圖，有水柱、解吸室、煤樣瓶和三通旋塞、兩通旋塞等組成。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 儀器外形尺寸

42、為: 270 mm120 mm34 mm， 重量約為0.8 kg。 儀器配備有孔徑為1 mm和3 mm的分樣篩1套，秒表1塊，煤樣瓶10只。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察(2) 儀器主要技術(shù)性能。主要有： 煤樣粒度：13 mm。 煤樣重量：10 g。 測定指標(biāo)為瓦斯解吸指標(biāo)h2、K1和瓦斯解吸速度衰減系數(shù)C。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 水柱計(jì)測定最大壓差：200 mmH2O。 儀器系統(tǒng)誤差：1.46%。 儀器精密度：1 mmH2O。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（3） 測定方法和步驟。 測定前的必要準(zhǔn)備：給水柱計(jì)注水，并將兩側(cè)液面調(diào)整至零刻度

43、線。檢查儀器的密封性能。一旦密封失效，需更換新的O形密封圈。準(zhǔn)備好配套裝備，如秒表、分樣篩等。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 煤鉆屑采樣。在石門揭煤工作面打鉆時，每打1 m煤孔應(yīng)采煤鉆屑樣1個。在鉆孔進(jìn)入到預(yù)定采樣深度時，啟動秒表開始計(jì)時，當(dāng)鉆屑排出孔時，用篩子在孔口收集煤鉆屑。經(jīng)篩分后，取粒度為13 mm（1 mm篩上品，3 mm篩下品）煤樣裝入煤樣瓶中，煤樣應(yīng)裝至煤樣瓶標(biāo)志線位置。采掘工作面打鉆時，每2 m鉆孔采煤鉆屑樣1個。采樣方法和要求與石門揭煤相同。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 測定操作步驟：首先打開兩通旋塞，然后將已采煤樣的煤樣瓶迅速放入解吸室中，

44、擰緊解吸室上蓋，打開三通旋塞，使解吸室與水柱和大氣均連通，煤樣處于暴露狀態(tài)。當(dāng)煤樣暴露時間為3 min時，迅速逆時針方向旋轉(zhuǎn)三通旋塞，使解吸室與大氣隔絕，僅與水柱計(jì)連通，開始進(jìn)行解吸測定，并重新開始計(jì)時；每隔1 min記錄下解吸儀水柱計(jì)壓差，連續(xù)測定10 min。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（4） 鉆屑解吸指標(biāo)確定。 鉆屑解吸指標(biāo)h2。鉆屑解吸指標(biāo)為測定開始后第2 min末解吸儀水柱壓差計(jì)讀數(shù)。該指標(biāo)無須計(jì)算，直接從解吸儀水柱計(jì)上讀取。 衰減系數(shù)C由下式計(jì)算：第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察20122012hhh4210hh2hC式中: h2 測定開始后第2 m

45、in末解吸儀水柱計(jì)壓差讀數(shù)， mmH2O； h10測定開始后第10 min末解吸儀水柱計(jì)壓差讀數(shù)， mmH2O； C 衰減系數(shù)，無因次。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 解吸指標(biāo)K1值為煤樣自煤體脫落暴露后，第1 min內(nèi)每克煤樣的累積瓦斯解吸量。按下式計(jì)算：5.0113t/）（WQK式中: Q煤樣解吸測定開始后，t min時解吸儀實(shí)測每克煤樣的累積 瓦斯解吸量， mL/g。 t解吸測定時間， min； W解吸測定開始前，煤樣在暴露時間內(nèi)損失瓦斯量， mL/g； 3煤樣暴露時間， min。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 對MD-2型煤鉆屑瓦斯解吸儀Q值由下式計(jì)算：

46、10/h0821.0Q式中: 0.0821解吸儀結(jié)構(gòu)常數(shù)， mL/mmH2O； 10煤樣重量，g。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 測定后先按式將水柱計(jì)讀數(shù)換算為解吸量Q，然后根據(jù)10 min解吸測定的10組數(shù)據(jù)，用作圖法或最小二乘法求出K1和W。（5） 測定注意事項(xiàng)。 該儀器配備有10只煤樣瓶，煤樣瓶上刻線位置所標(biāo)志的煤樣重量為10 g。為精確計(jì)算h值，可在每一個煤樣解吸測定后，用膠塞或紙團(tuán)將煤樣瓶口塞緊，帶到地面稱量煤樣重量（煤樣處于自然干燥狀態(tài)），然后按下式對測定值進(jìn)行修正。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察G/h10h式中 h井下解吸儀實(shí)測水柱計(jì)壓差讀數(shù)， m

47、mH2O； h修正后解吸儀水柱計(jì)壓差讀數(shù)，mmH2O； G稱量煤樣重量，g。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 煤樣暴露時間為煤鉆屑自煤體脫落時起到開始進(jìn)行解吸測定的時間?？捎上率接?jì)算： t0=t2+t3式中 t0煤樣暴露時間， min； t2煤鉆屑自煤體脫落起到排至鉆孔孔口所需的時間， min， 可預(yù)計(jì)t2=0.1L。L為取樣時鉆孔深度， m； t3從孔口取煤鉆屑到開始進(jìn)行解吸測定的時間， min。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察2. 鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)值測定采用WTC型瓦斯突出參數(shù)儀進(jìn)行測量，WTC型瓦斯突出參數(shù)儀由主機(jī)、煤樣罐、打印機(jī)、彈簧秤、秒表和組合分樣篩等組

48、成。（1) 操作步驟。 儀器準(zhǔn)備：主機(jī)及其他器件等。 其他準(zhǔn)備：本子、粉筆、秒表等。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 鉆孔布置：鉆孔盡量布置在軟分層，孔數(shù)、鉆孔參數(shù)等按照防突設(shè)計(jì)確定。 測定：按照WTC型瓦斯突出參數(shù)儀操作步驟執(zhí)行（石門揭煤1 m測定1次，其他工作面每2 m測定1次）。 記錄、顯示、預(yù)報(bào)、打印等。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（2) 指標(biāo)與突出危險(xiǎn)性的關(guān)系。指標(biāo)綜合反映了瓦斯壓力、瓦斯含量、煤的孔隙結(jié)構(gòu)等參數(shù)。指標(biāo)大小與煤層瓦斯、煤的物理力學(xué)參數(shù)、瓦斯解吸特征、測量工藝、環(huán)境條件和測定誤差等有關(guān)。指標(biāo)值越大，突出危險(xiǎn)性越大。（3) WTC型瓦斯突出

49、參數(shù)儀使用的注意事項(xiàng)。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 鉆孔布置必須在軟分層且參數(shù)合理，避開鉆孔影響，避開矸石段。 把握接粉時機(jī)，避免卡鉆處理后鉆進(jìn)時立即接粉，測定應(yīng)采用干粉測定，煤粉經(jīng)過充分篩分。 在測定過程中必須保證儀器的氣密性完好。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 預(yù)測深度不宜太長，預(yù)測完后最好在井下顯示一遍，確定準(zhǔn)確值。 注意預(yù)測過程中是否有鉆孔瓦斯動力現(xiàn)象，如遇異常應(yīng)停止預(yù)測，即判定工作面具有突出危險(xiǎn)性，經(jīng)分析后采取針對性的防突措施。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 在使用瓦斯突出參數(shù)儀的過程中，從開始接煤樣到儀器開始測定過程必須在2 min

50、之內(nèi)完成。鉆孔瓦斯涌出量會隨著時間的增長而降低，尤其是突出危險(xiǎn)煤層的衰減系數(shù)更大，在測定時必須將測定時間控制在打完鉆孔后的一定時間內(nèi)，通常是2 min；否則，測定的參數(shù)是虛假值，用其判斷工作面突出危險(xiǎn)性容易產(chǎn)生錯誤的判斷。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（五） 鉆屑量S的測定（1） 鉆屑量值與突出危險(xiǎn)性關(guān)系。鉆屑量綜合反映地應(yīng)力、瓦斯和煤質(zhì)3因素，但最大的是地應(yīng)力，在以地應(yīng)力為主導(dǎo)突出的礦井中較多應(yīng)用。一般認(rèn)為鉆屑量越大，突出危險(xiǎn)性越大。（2） 鉆屑量測定方法。 測定儀器及其構(gòu)成：彈簧秤、塑料桶或塑料袋等。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 準(zhǔn)備測量裝置、皮尺、粉筆等

51、。 鉆孔根據(jù)軟分層、孔徑、孔數(shù)、鉆孔參數(shù)等按照設(shè)計(jì)而定。 按規(guī)定每米測定1次。（3） 鉆屑量測定注意事項(xiàng)。鉆孔布置應(yīng)在軟分層且參數(shù)合理，鉆屑煤粉接全，現(xiàn)象記錄準(zhǔn)確，控制打鉆速度，測量長度控制等。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（六） 鉆孔瓦斯涌出初速度q和R值的測定采用鉆孔瓦斯涌出初速度q值法進(jìn)行煤巷突出危險(xiǎn)性預(yù)測時，應(yīng)在距巷道兩幫0.5m處，各打1個平行于巷道掘進(jìn)方向、直徑42mm、深3.5m的鉆孔。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察用充氣膠囊封孔器封孔，封孔后測量室長度為0.5 m。用TWY型瓦斯突出危險(xiǎn)預(yù)報(bào)儀或其他型號的瞬時流量計(jì)測定鉆孔瓦斯涌出初速度，從打鉆結(jié)

52、束到開始測量的時間不應(yīng)超過2 min。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察根據(jù)沿孔深測出的最大瓦斯涌出初速度和最大鉆屑量計(jì)算綜合指標(biāo)R值。式中 Smax每個鉆孔沿孔深最大鉆屑量,L/m； imax每個鉆孔沿孔深最大瓦斯涌出初速度，L/min； R=（Smax-1.8)（imax-4）第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 （七） 綜合指標(biāo)D和k的測定綜合指標(biāo)D、k的計(jì)算公式為：式中D工作面突出危險(xiǎn)性的D綜合指標(biāo)； k工作面突出危險(xiǎn)性的k綜合指標(biāo)； H煤層埋藏深度， m； p煤層瓦斯壓力，取各個測壓鉆孔實(shí)測瓦斯壓力的最大值， MPa。D=（0.007 5H/f-3）(p-0.7

53、4) K=p/f 式中p軟分層煤的瓦斯放散初速度； f軟分層煤的堅(jiān)固性系數(shù)。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察二、 有關(guān)參數(shù)考察（一） 突出臨界值的考察突出指標(biāo)臨界值是指用該指標(biāo)劃分突出危險(xiǎn)與否的臨界值。在煤巷工作面預(yù)測時，實(shí)際預(yù)測值高于或等于臨界值，屬于突出危險(xiǎn)工作面，實(shí)測值低于臨界值的，屬于無突出危險(xiǎn)工作面。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 鑒于各突出礦井地質(zhì)條件、生產(chǎn)條件、突出危險(xiǎn)程度、防突管理經(jīng)驗(yàn)以及防突人員素質(zhì)方面的差異，在開展日常預(yù)測時確定突出臨界值的方法也各不相同。目前大都傾向于按預(yù)測或防突措施效果檢驗(yàn)的實(shí)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析加以確定。 第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)

54、測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 預(yù)測未能嚴(yán)格按照預(yù)測循環(huán)要求進(jìn)行，預(yù)測孔超前距離不夠；只打1個預(yù)測孔；測試裝置、工具及操作不規(guī)范。 在進(jìn)行日常預(yù)測時，會出現(xiàn)下列幾種情況：第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 （1）預(yù)測未超過規(guī)定臨界值不突出，或雖超過規(guī)定臨界值，但采取防突措施后不突出。從實(shí)測資料看，絕大多數(shù)屬于后種情況，可適當(dāng)提高指標(biāo)臨界值，反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，直到發(fā)生突出、打預(yù)測鉆孔噴孔或出現(xiàn)明顯突出預(yù)兆。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 預(yù)測未能嚴(yán)格按照預(yù)測循環(huán)要求進(jìn)行，預(yù)測孔超前距離不夠；只打1個預(yù)測孔；測試裝置、工具及操作不規(guī)范。 （2） 未超過規(guī)定臨界值發(fā)生了突出，則應(yīng)

55、降低指標(biāo)臨界值或選用其他指標(biāo)。 第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（3） 超過規(guī)定臨界值未采用防突措施而不突出，則應(yīng)提高指標(biāo)臨界值。（4） 超過規(guī)定臨界值未采用防突措施而發(fā)生了突出，取最小的實(shí)測值為新的臨界值。（5）超過規(guī)定臨界值采用防突措施后發(fā)生了突出，以效果檢驗(yàn)最小實(shí)測值作為臨界值。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 （二） 鉆孔有效抽采半徑的考察 鉆孔有效抽采半徑是指在規(guī)定時間內(nèi)以抽采鉆孔為中心，該半徑范圍內(nèi)的瓦斯壓力或含量降到安全容許值的范圍。鉆孔的有效抽采半徑是抽采時間、瓦斯壓力、煤層透氣性系數(shù)的函數(shù)，另外還與煤層原始瓦斯壓力、吸附性能、抽采負(fù)壓等因素有關(guān)。

56、第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 預(yù)抽煤層瓦斯是防治礦井瓦斯超限和煤與瓦斯突出的重要措施，如存在抽采鉆孔參數(shù)布置不合理，預(yù)抽時間不足等因素，將會影響煤層瓦斯預(yù)抽效果，從而起不到應(yīng)有的治理效果。 1. 瓦斯壓力降低法 瓦斯壓力降低法為在石門斷面向煤層打一個穿層測壓孔或在煤巷打一個沿層測壓孔，測出準(zhǔn)確的瓦斯壓力值。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 然后施工一個抽采鉆孔，再在抽采孔周圍由遠(yuǎn)而近打數(shù)排考察鉆孔，安裝壓力表，然后觀察瓦斯抽采過程中各個考察孔瓦斯壓力隨時間的變化。在規(guī)定抽采瓦斯期限內(nèi)，能將考察孔的瓦斯壓力降低到容許限值0.74 MPa以下的那排考察鉆孔與抽采孔的

57、距離就是排放瓦斯有效半徑。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察瓦斯壓力降低法考察抽采半徑如圖10-10所示。圖10-10瓦斯壓力降低法考察抽采半徑第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察2. 鉆孔瓦斯流量法 利用鉆孔瓦斯流量法測定抽采鉆孔有效排放半徑的步驟如下: （1） 沿工作面軟分層施工1個測量鉆孔，繪制出瓦斯流量的變化曲線，準(zhǔn)確測出鉆孔的原始瓦斯流量。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（2） 沿工作面軟分層施工1個抽采鉆孔，然后由遠(yuǎn)到近施工一排考察鉆孔。（3） 對抽采鉆孔進(jìn)行預(yù)抽，在抽采過程中記錄各個考察鉆孔瓦斯流量的變化情況。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與

58、有關(guān)參數(shù)考察（4） 將各個考察孔在預(yù)抽過程中的瓦斯流量變化關(guān)系與原始瓦斯流量變化關(guān)系進(jìn)行比較，觀察哪個考察孔能在規(guī)定時間內(nèi)將瓦斯降低到規(guī)定范圍內(nèi)的，這個孔與抽采孔之間的距離就是抽采孔的有效半徑。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察3. 鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法利用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法測定抽采鉆孔有效排放半徑的步驟如下:（1） 在軟分層中先打一個考察孔，測量每米的鉆屑量與鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)。（2） 測試結(jié)束后，將鉆孔擴(kuò)大到抽采鉆孔的設(shè)計(jì)直徑，進(jìn)行抽采。 第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（3） 按施工要求，確定抽采時間。當(dāng)?shù)竭_(dá)時間后，在該鉆孔附近的軟分層中打一個與此鉆孔呈一定角度的測

59、試孔，測定每米的鉆屑量與鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察（4） 將2個鉆孔同一深度范圍內(nèi)所測到的數(shù)據(jù)和兩點(diǎn)的間距進(jìn)行分析，當(dāng)其小于臨界指標(biāo)值時，相應(yīng)兩點(diǎn)的最大間距確定為抽采鉆孔的有效排放半徑。鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法考察抽采半徑如圖10-11所示。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 由于K1值的測試過程中受巷道自然排放和人工操作影響很大，誤差比較大，目前已經(jīng)很少使用。圖10-11鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法考察抽采半徑1巷道；2抽放孔；3考察孔第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 （三） 鉆孔有效排放半徑的考察 鉆孔有效排放半徑是指單個鉆孔沿半徑方向能夠消

60、除突出危險(xiǎn)的最大范圍。 利用鉆孔排放瓦斯有效半徑，合理指導(dǎo)排放鉆孔設(shè)計(jì),可以避免設(shè)計(jì)和施工過程中出現(xiàn)空白帶和鉆孔的無效疊加,解決排放鉆孔設(shè)計(jì)的無目的性問題,對突出煤層進(jìn)行全面、高速、有效合理的消突和瓦斯排放。第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 有效排放半徑的判斷準(zhǔn)則為將2個鉆孔同一深度處所測定的指標(biāo)進(jìn)行比較，如果自某一深度處開始向鉆孔深處，2#孔各點(diǎn)所測定的指標(biāo)均小于1#孔同一深度的指標(biāo)時，該深度對應(yīng)的鉆孔之間的距離就稱為超前鉆孔有效排放半徑。 第二節(jié) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測指標(biāo)的測定與有關(guān)參數(shù)考察 1. 鉆孔瓦斯壓力降低法和流量法 瓦斯壓力降低法和流量法測定有效排放半徑的鉆孔布置如圖10