1、河南大有能源石壕煤礦 南風(fēng)井回風(fēng)巷瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)試 技 術(shù) 方 案河南大有能源股份有限公司石壕煤礦 河南大有能源股份有限公司瓦斯研究所 2013年 10月目 錄1 測(cè)試目的 . 12 測(cè)試內(nèi)容 . 13 測(cè)試方法 . 25 設(shè)備材料明細(xì) . . 91 測(cè)試目的石壕煤礦南風(fēng)井回風(fēng)巷,設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為 654.9m ,從南風(fēng)井井底馬 頭門開口掘。 截止 10月 14日, 南風(fēng)井回風(fēng)巷從 110米變向拐彎已掘 進(jìn) 20m ,根據(jù)石壕煤礦提供的資料,預(yù)計(jì)再掘進(jìn)約 80m,將從巷道 頂部揭開并穿過二 1煤層,煤厚約 4.5米,煤層傾角為 712°,過 煤層段巷道長(zhǎng)度約 45米。為了準(zhǔn)確掌握煤層瓦斯基

2、礎(chǔ)參數(shù), 實(shí)現(xiàn)安全揭開煤層, 需要測(cè)定 二 1煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)。根據(jù)義煤集團(tuán)公司瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定管理規(guī)定的要求,建立 健全一整套瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)(瓦斯壓力、瓦斯含量、放散初速度、煤的 堅(jiān)固性系數(shù)、吸附常數(shù)、工業(yè)分析等是礦井實(shí)現(xiàn)安全管理的客觀要 求。 準(zhǔn)確掌握上述礦井瓦斯基礎(chǔ)參數(shù), 一是為實(shí)現(xiàn)安全揭開煤層提供 技術(shù)指導(dǎo);二是能給礦井設(shè)計(jì)、通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽采設(shè)計(jì)、礦井瓦斯 綜合防治、礦井瓦斯等級(jí)管理提供科學(xué)依據(jù)。2 測(cè)試內(nèi)容在井筒揭煤工作面測(cè)試二 1煤層和二 2煤層以下瓦斯基礎(chǔ)參數(shù):(1測(cè)試煤層瓦斯壓力;(2測(cè)試煤層瓦斯含量;(3測(cè)試瓦斯放散初速度 P ;(4煤的堅(jiān)固性系數(shù) f ;(5煤的吸附常數(shù) a

3、 , b 值;(6工業(yè)分析等數(shù)據(jù)。3 測(cè)試方法(1現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試內(nèi)容包括:直接法測(cè)定瓦斯壓力;直接法測(cè)試瓦斯 含量。(2實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)方法試驗(yàn)內(nèi)容包括:煤樣的工業(yè)分析; 煤的吸附性能 a 、 b 值; 煤的殘存瓦斯含量,采集煤樣測(cè)定瓦斯放散初速度 P 、煤的堅(jiān)固 性系數(shù) f 。(3綜合分析計(jì)算方法計(jì)算分析內(nèi)容:利用朗格繆爾公式,采用瓦斯含量反算瓦斯壓 力,驗(yàn)證測(cè)試準(zhǔn)確度;利用朗格繆爾公式,采用瓦斯壓力反算瓦斯 含量,驗(yàn)證測(cè)試準(zhǔn)確度。4 測(cè)試方案4.1 瓦斯壓力測(cè)試方案回風(fēng)巷距二 1煤層法距 10m 時(shí),在巷道頂部布置 2個(gè)測(cè)壓穿層 鉆孔,穿過二 1煤層。利用穿層鉆孔直接測(cè)定煤層瓦斯壓力, 水

4、泥沙漿封孔, 被動(dòng)式測(cè) 壓。瓦斯壓力測(cè)定執(zhí)行煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測(cè)定方法 (AQ/T1047-2007 。注意事項(xiàng)如下:根據(jù)井筒揭煤工作面的實(shí)際情況,選擇合適鉆機(jī),現(xiàn)場(chǎng)必須 接通鉆機(jī)施工所需的風(fēng)、水、電,穿層鉆孔巖石段可以使用水排鉆 屑,見煤改為風(fēng)排鉆屑;參加施工人員不得少于 5人,配備專職機(jī)電工;鉆機(jī)安裝要求穩(wěn)當(dāng)可靠,保證施工過程中鉆場(chǎng)不移動(dòng),施工 地點(diǎn)配齊灑水降塵裝置,保持風(fēng)路暢通;施工過程中出現(xiàn)煤層賦存情況與設(shè)計(jì)不符時(shí),可更改鉆孔施 工方向,但穿層鉆孔要求施工到見煤且穿過 2 m以上為止(防止塌 孔 。(1準(zhǔn)備工作將鉆孔內(nèi)煤屑吹干凈,保證鉆孔內(nèi)清潔、通暢;測(cè)壓管里段 12m范圍內(nèi)打

5、一些不對(duì)稱的小孔, 用于防止氣管 堵塞;調(diào)配好水、水泥、速凝劑和膨脹劑的混合漿液。(2封孔和注漿先將毛巾用細(xì)扎絲固定一段測(cè)壓鋼管并留 2m 做測(cè)壓室,然后 一邊插入到鉆孔內(nèi)一邊用接頭連接測(cè)壓鋼管,并使之插到底;調(diào)整測(cè)壓鋼管長(zhǎng)度, 預(yù)留適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度在鉆孔外邊用來安裝壓力表;用鐵絲固定測(cè)壓管,啟動(dòng)注漿泵,將調(diào)配好的混合漿液(要不 停地?cái)嚢?防治結(jié)團(tuán)、凝固注入鉆孔內(nèi)部;水泥凝固 24 h后連接測(cè)壓表等。1234567 8圖 1 下行孔注漿封孔測(cè)壓示意圖1 壓力表; 2 表接頭; 3 固定測(cè)壓管材料; 4 水泥砂漿;5 測(cè)壓管; 6 毛巾馬尾辮; 7 篩孔管; 8 煤層;裝上測(cè)壓表后一個(gè)星期, 每天安排

6、專人觀測(cè)一次瓦斯壓力, 并做 好詳細(xì)記錄; 隨后可 23 d觀測(cè)一次, 直至壓力變化小于 0.005 MPa/d時(shí),觀測(cè)工作即可結(jié)束。4.2 瓦斯含量測(cè)定在每個(gè)孔測(cè)壓地點(diǎn), 均接取鉆孔施工過程中風(fēng)排鉆粉測(cè)定瓦斯含 量。(1測(cè)定前井上準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備瓦斯含量解吸儀器:檢查瓦斯含量解吸儀的針頭是否暢 通、針頭與連接膠管的連接是否緊密、并準(zhǔn)備好 12個(gè)備用針頭; 檢查量管是否完好、讀數(shù)是否清晰可見;準(zhǔn)備煤樣罐:檢查煤樣罐的密封膠圈和膠墊是否完好, 對(duì)煤樣 罐的密封性能進(jìn)行氣密性測(cè)試, 確認(rèn)氣密性好的情況下, 把一個(gè)備用 針頭先插在煤樣罐罐蓋上;準(zhǔn)備其它必用工具:與煤樣罐配套的扳手兩把;秒表一塊;記 錄測(cè)

7、定數(shù)據(jù)的紙和筆;測(cè)定地點(diǎn)和測(cè)定人員安排:下井前根據(jù)測(cè)定的目的, 了解好測(cè) 定地點(diǎn)的地質(zhì)情況,煤層賦存情況,鉆機(jī)、鉆桿是否到位;安排好測(cè) 定打鉆的人員,測(cè)定所需的風(fēng)、水、電等。(2井下測(cè)定步驟將瓦斯解吸儀器量筒內(nèi)的水裝至“ 0”刻度線,并將瓦斯含量 解吸儀器放置在一個(gè)離測(cè)定地點(diǎn)近、 不容易被碰到的地方, 并能保證 解吸儀器水平、穩(wěn)定放置。打鉆深度根據(jù)測(cè)定目的確定, 一般情況下深度要求打鉆至原始 煤體;當(dāng)打鉆到預(yù)定深度時(shí)開始用煤樣罐接取煤粉, 接取煤粉的同時(shí) 啟動(dòng)秒表,煤粉接滿后迅速蓋上煤樣罐罐蓋,并用扳手?jǐn)Q緊罐蓋、密 封好后按下秒表,讀取接取煤粉到開始解吸耗時(shí)時(shí)間。然后拔下煤樣罐罐蓋上的備用穿刺

8、針頭, 將解吸儀器上的穿刺 針頭插穿罐蓋中心的膠墊開始解吸, 同時(shí)啟動(dòng)秒表記錄解吸時(shí)間, 前 10 min每 1 min讀一次數(shù)據(jù), 后 20 min每 2 min讀一次數(shù)據(jù), 井下解 吸時(shí)間為 30 min。解吸完畢,拔出煤樣罐上的穿刺針頭,在煤樣罐上貼上標(biāo)簽, 標(biāo)明取樣地點(diǎn)、煤層和日期。然后整理測(cè)定儀器, 倒掉瓦斯含量解吸儀器中的水, 蓋好解吸 儀的箱蓋,整理好所有測(cè)定用到的工具。(3升井后地面解吸首先檢查所取煤樣的氣密性, 將煤樣罐沉入一盆清水中, 觀察 是否有氣泡冒出,如果煤樣罐有氣泡冒出,說明取樣失敗,需重新取樣。如果煤樣罐氣密性良好, 用瓦斯解吸儀繼續(xù)解吸。 地面解吸時(shí) 間不得少于

9、 8 h,并記錄最終解吸結(jié)果。在瓦斯壓力鉆孔施工過程中, 當(dāng)鉆孔施工至原始煤體中時(shí), 接取 鉆屑裝入煤樣罐中, 利用瓦斯解吸儀測(cè)定煤樣的瓦斯解吸量, 并記錄 瓦斯解吸量隨解吸時(shí)間的變化規(guī)律, 推算煤樣裝入煤樣罐前的瓦斯損 失量。 執(zhí)行 煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法 (GB/T 23250 2009 。 其次運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法, 測(cè)定煤樣罐中煤的殘存瓦斯含量, 按照解 吸量、損失量、殘存量的大小確定煤層瓦斯含量。(1可解吸瓦斯量的計(jì)算計(jì)算公式 損失量的計(jì)算損失量的計(jì)算應(yīng)按照煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法 (GB/T 23250 2009規(guī)定進(jìn)行。根據(jù)測(cè)定的瓦斯壓力、吸附常數(shù) a 、 b 值和工業(yè)分

10、析結(jié)果,利用 朗格繆爾公式計(jì)算瓦斯含量。4.3 吸附常數(shù) a 、 b 值測(cè)定在井筒揭煤工作面施工瓦斯壓力(二 1煤層測(cè)定鉆孔過程中, 利用風(fēng)排鉆屑取一個(gè)重 2 kg的煤樣送回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定二 1煤吸附常數(shù)。根據(jù)煤的甲烷吸附量測(cè)定方法 (MT/T752-1997的規(guī)定,測(cè) 定煤的吸附常數(shù) a 、 b 值。4.4 放散初速度 P 、 f 值和工業(yè)分析 測(cè)定在井筒揭煤工作面施工瓦斯壓力(二 1煤層測(cè)定鉆孔過程中, 利用風(fēng)排鉆屑取一個(gè)重 2 kg的煤樣送回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定二 1煤層放散初速 度 P 、 f 值,對(duì)煤樣進(jìn)行工業(yè)分析。根據(jù)煤的瓦斯放散初速度指標(biāo)( P 測(cè)定方法(AQ1080 2009 測(cè)定放散初速度

11、 P ; 根據(jù) 煤的堅(jiān)固性系數(shù)測(cè)定方法 (MT49 87 測(cè)定煤的堅(jiān)固性系數(shù) f 值; 根據(jù) 煤的工業(yè)分析方法 (GB/T212 2008對(duì)煤樣進(jìn)行工業(yè)分析。河南大有能源石壕煤礦 四采區(qū)南風(fēng)井瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)試技術(shù)方案 5 設(shè)備材料明細(xì) 設(shè)備材料明細(xì)如附表所示.。 附表： 材料明細(xì)一覽表 序 號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 設(shè)備、儀表（材料） 名稱 測(cè)壓鋼管 毛巾 測(cè)壓鋼管接頭 聚氨酯 水泥 橡膠手套 管鉗、鉗子 活扳手 細(xì)扎絲 細(xì)篩網(wǎng)（窗紗） 生料帶 帶孔 4 分鋼管 型號(hào)/規(guī)格 4 分 4 分 黑、白 單位 2m/根 條 個(gè) kg 袋 副 把 把 m m 卷 2m/根 個(gè) 瓶 塊 個(gè) 數(shù)量 50 根 10 50 8 8 4 2 2 10 8 8 2 1 4 2 4 1.6MPa 一端連接壓力表，另一 端連接四分測(cè)壓管（參 照附圖三） 備注 兩端車絲（參照?qǐng)D一） 封孔用 連接測(cè)壓管 封孔用 封孔用 300 300/200 一端車絲， （參照附圖 二） 水泥攪拌桶 封孔藥 （草酸、 氫氧化 14 鋁、 氧化鋅、 碳酸氫鈉） 15 壓力表 16 表接頭 備注：以上材