1.煤层基础参数现场测定实验方案
1.1煤层瓦斯压力
1.1.1测试原理
直接测定法是用钻机由岩层巷道或煤层巷道向预定测量瓦斯地点打一钻孔，然后在钻孔中放置测压装置、再将钻孔严密封闭堵塞并将压力表和测压装置相连来测出瓦斯压力。如果在测定中能保证钻孔封闭严密不漏气，则压力表显示的数值即为测点的实际瓦斯压力，直接测定法的关键是封闭钻孔的质量。根据封孔原理的不同，一般将封孔方法分为被动式与主动式。
本次采用主动式封孔技术。主动式封孔测压其基本原理是：固体封液体、液体封气体，即采用液体作为封孔介质，以解决固体物不能严密封闭钻孔周边裂隙孔道的困难，并保持封孔液体的压力在测定过程中始终大于瓦斯压力，粘液在压力作用下渗入钻孔周边裂隙，杜绝瓦斯的泄漏；为了维持封孔液体的压力和防止液体向钻孔内渗透，在封孔液体段的两端用固体封闭钻孔，形成用固体封液体、用液体封气体的封孔系统。实践表明：在石灰岩、砂岩和页岩岩层的钻孔中，均能严密封闭钻孔，准确测得煤层的瓦斯压力。经过几十年的发展，目前主动式瓦斯测压封孔装置主要有：普通胶圈－压力粘液封孔测压仪、可变形胶圈－压力粘液封孔测压仪、胶囊－压力粘液封孔测压仪、胶圈（囊）－三相泡沫密封液测压仪等。
MWYZ系列化主动式煤层瓦斯压力测定仪主要由钢丝胶囊、护管和连接罐、尼龙压力管（瓦斯管、胶囊液管和压力粘液管）、储能罐和压力粘液罐、手动试压泵、粘液封孔材料以及测压仪表等配件组成。
1.1.2测定仪器
测试仪器选用华北科技学院研发的MWYZ－IV型和MWYZ－III型主动式煤层瓦斯压力测定仪各一套。具体技术参数如表1.1所示。
表1.1 测压仪参数表
1.1.3测点布置
为了最大限度反应原始状态下的瓦斯压力，选择测压地点时可参考以下原则：1）目标煤层周围无采空区，尽量选取在最近几年新开拓的岩石巷道；
2）瓦斯压力测量地点一般选择在岩石比较完整，周边地质结构单一的岩巷中进行；测压钻孔及其见煤点应避开地质构造裂隙带、巷道的卸压圈和采动影响范围，测压煤层周围岩石致密完整、无破碎带；
3）煤层50m范围内无断层和大的裂隙；岩层无淋水，岩柱（垂高）至少大于10m；
4）同一地点测压应打两个测压钻孔，钻孔口距离应在其相互影响范围外，其见煤点的距离除石门测压外应不小于20 m。瓦斯压力测量结果以压力较大的一个为准；
5）选择瓦斯压力测定地点应保证有足够的封孔深度。一般的岩巷打钻，钻孔深度不宜小于10m；
6）应尽可能地选择施工仰角测压孔，避免俯角和水平钻孔，同一地点测压应打两个测压钻孔；
7）如果选取顺煤层施工测压孔，钻孔长度不小于40m，选取构造简单有利于施工的最新开掘的煤巷。
1.1.4测试步骤及方法
具体测试过程如下：
1）钻机队在指定地点打钻，钻头采用直径为75mm，记录见煤时间后，继续钻进，同时测压技术人员准备瓦斯压力测定设备，配置压力粘液和乳化液，同时连接部分管线，准备测压仪安装工具；
2）煤层钻进3.8m停止钻进，退出钻杆，准备安装测压仪，记录钻孔具体参数见表1.2；
表1.2 钻孔参数表
压力管（首先将输送胶囊液和测瓦斯用的尼龙压力管放入连接管中），第一胶囊和连接管送入钻孔，连接管伸出钻孔约30cm，连接第二胶囊，送进钻孔，最后连接并送入钻孔2根长2m的外接护管（首先将输送胶囊液、输送压力粘液、测瓦斯用的尼龙压力管放入外接护管中），护管伸出钻孔约25cm，利用铁丝将外露护管固定在水管上，测压仪封孔段和外接护管安装完成。
4）分别将输送胶囊液、输送压力粘液、测瓦斯用的尼龙压力管连接手动液压泵、压力粘液管和液压泵、三通阀门。
5）利用手动液压泵向胶囊中注入乳化液，加压至1.5MPa，用力拉护管，未拉动，说明胶囊已充分膨胀，继续加压，最终压力达到5.2MPa；
6）利用手动液压泵输送乳化液压粘液罐里的压力粘液（膨润土＋水，1：7）进入钻孔两根胶囊之间的封孔段，在粘液罐里乳化液和压力粘液有明显的分层，通过称重确定罐内粘液是否输送完，及时罐内补充粘液；最终孔内压力粘液压力达到1.7MPa（必须大于预计测定煤层瓦斯压力）。
7）利用压风进行补气，补气压力约0.7 MPa（表压），补气约50分钟，停止补气，压力降为0.45MPa，观测30分钟，压力基本稳定在0.45MPa。
8）将手动液压泵、压力粘液罐、各种管线等布置在合理的位置，并用铁丝将外露护管挂上警示牌，测压技术人员及矿上相关人员离开测压位置。
1.2瓦斯含量测定
瓦斯含量测定有直接法和间接法，本次测定采用直接法。直接法测定煤层瓦斯含量，即利用煤层钻孔采集原始煤体煤芯，用解吸法直接测定煤层原始瓦斯解吸量。该方法测定煤层瓦斯含量的原理是：根据煤样瓦斯解吸量、解吸规律推算煤样从采集开始至装罐解吸测定前的损失瓦斯量，再利用解吸测定后煤样中残存瓦斯量计算煤层瓦斯含量。其测定步骤如下：
1)在新暴露的采掘工作面煤壁上，用煤电钻垂直煤壁打一个Ф42mm 、孔深8m 以上的钻孔，当钻孔钻至8m 时开始取样，并记录采样开始时间t 1；
2)将采集的新鲜煤样装罐并记录煤样装罐后开始解吸测定的时间t 2，用FHJ-2型瓦斯解吸速度测定仪（图1.1）测定不同时间t 下的煤样累积瓦斯解吸总量V i ，瓦斯解吸速度测定一般为30min ，解吸测定停止后拧紧煤样罐以保证不漏气，送实验室测定煤样残存瓦斯量。
图1.1 瓦斯解吸速度测定仪与密封罐示意图
1—量管 2—吸气球 3—温度计 4—水槽 5—螺旋夹 6—弹簧夹 7—排水管 8—排气胶管 9—16号胸骨穿刺针头 10—密封罐 11—压紧螺帽
3) 损失量计算
将不同解吸时间下测得数据按下式换算成标准状态下的体积V oi ：
0w s i 0i 5w 273.2(P 9.81h P )V V 1.01310(273t )--=
?+
（1-1）
式中 V 0i —算成标准状态下的解吸瓦斯体积，ml ；
V i —不同时间解吸瓦斯测定值，ml ；
P o —大气压力，Pa ；
h w —量管内水柱高度，mm ；
P s —h w 下饱和水蒸汽压力，Pa ；
t w —量管内水温，℃。
煤样解吸测定前的暴露时间为t 0，t 0=t 2-t 1；不同时间t 下测定的V oi 值所对应的煤样实际解吸时间为t 0+t ；用绘图软件绘制全部测点[(t 0+t)0.5，V oi ]，将测点的直线关系段延长与纵坐标轴相交，直线在纵坐标轴上的截距即为瓦斯损失量。
4)将解吸测定后的煤样连同煤样罐送实验室测定其残存瓦斯量、水分、灰分等；
5)根据煤样损失瓦斯量、解吸瓦斯量及残存瓦斯量和煤中可燃质重量，即可求出煤样的瓦斯含量：
X=(V 0+V 1+V 2)/G 0 （1-2）
式中：V o —标准状态下煤样瓦斯解吸量，ml ；
V 1—标准状态下煤样损失瓦斯量，ml ；
V 2—标准状态下煤样残存瓦斯量，ml ；
G 0—煤样可燃质重量，g ；
X —煤样瓦斯含量，ml/g 。
1.3透气性系数
煤层透气性表征煤层对瓦斯流动的阻力，它反映着瓦斯沿煤层流动的难易程度，通常用透气性系数表示。原始煤层的渗透性往往是很低的，瓦斯在煤层的中的流速也很小，流动状态属于层流运动，即瓦斯流动速度与压力梯度成正比，一般符合达西定律，与煤的渗透性成正比，一般用下式表示：
dx
dp k v μ-= （1-3） 式中：v 为瓦斯流动速度，cm/s ；k 为煤的渗透率，cm 2；μ为瓦斯的绝对粘度，1.08×10-8 Pa·s ；dp 为在dx 内的压差，MPa ；dx 为与瓦斯流动方向一致的某一极小长度，cm 。
如果把流速v 变成为压力1个标准大气压、温度相当于煤体温度条件下的瓦斯流量，即：
dx
dp dx dP p k dx dp p p k q n n λμμ--=-=2 （1-4） 式中：q 为比流量，即在12m 煤面上1d 通过的瓦斯量，d m m ?23/；n p 为
标准大气压，λ为透气性系数，n
p k μλ2=，m 2/(MPa 2·d)。 我国煤层的透气性系数常用的单位为m 2/(MPa 2·d)，其物理意义是在1m 长的煤体上，当压力平方差为12MPa 时，通过12m 煤层断面，每日流过的瓦斯量
3m 。1 m 2/(MPa 2·
d)相当于0.025mD （毫达西）。研究表明：实验室测定煤样的渗透性不能代表地下煤层的透气性能。
表1.3 径向不稳定流动参数计算公式
式中：Y 为流量准数，无因次；0F 为时间准数，无因次；a 、b 为系数与指数，无因次；0p 为煤层原始绝对压力，MPa ；1p 为钻孔排瓦斯时的瓦斯压力，
一般为0.1MPa ；1r 为钻孔半径，m ；λ为煤层透气性系数m 2/(MPa 2·d)；q 在排
放瓦斯为t 时钻孔煤壁单位面积瓦斯涌出量，d m m ?23/；L
r Q q 12π=；Q 为在时间为t 时钻孔流量，d m /3；L 为煤孔长度，m ；t 为从开始排放瓦斯到测量瓦斯流量q 时的时间间隔，d ；α为瓦斯含量系数，)/(2
13MPa t m ?。
计算过程为：先计算A、B，然后任选一个F值，根据其相应的公式计算最后根据、B计算F。若F值在原定范围内，则即是煤层透气性系数，否则重
新进行计算。
1）现场测定煤层瓦斯透气性系数的步骤：
按照上述计算过程主要在现场需要测定钻孔的瓦斯流量，按照如下步骤进行钻孔瓦斯流量的测定：
（1）打钻测定煤层瓦斯压力。在石门或围岩巷道向煤层打测压钻孔，钻孔应该打穿煤层全厚。打钻过程中，记录钻孔见煤或穿透煤层的时间，取这两个时间的平均值作为钻孔开始排放瓦斯的起始时间。打钻完成后清洗钻孔，封孔测压。封孔要求严密不漏气，岩孔封孔长度不小于3m。当压力表读数上升至稳定的最高位时，即为煤层原始瓦斯压力值。
（2）卸压测定钻孔瓦斯流量。测定完成瓦斯压力后，将煤气表或浮子流量计按照下图与测压管路连接，然后打开阀门，测定钻孔瓦斯流量，每天测试一次。测量计算出的透气性系数是流动场煤层透气性系数的平均值。
（3）测定煤的瓦斯含量系数。煤层的瓦斯含量系数一般是在实验室通过吸附试验确定的。
（4）计算煤层透气性系数。依据测定数据，按照现场测定煤层透气性系数的计算公式进行透气性系数的计算。
2）现场测定透气性系数的注意事项
（1）打钻时要注意有无喷孔，如有喷孔应测定喷出煤量，然后折合计算孔径。
（2）测定钻孔瓦斯流量时，可在不同时间多测几个瓦斯流量值，以便分析距钻孔不同距离媒体透气性的变换规律。
（3）在卸压后到测定流量时间长时，钻孔见煤长度可不取实测值，而取煤厚值；如时间短，可取钻孔见煤长度L；
（4）计算透气性系数时，若排放瓦斯时间小于1天，则先选用F=1～10进行试算；若排放瓦斯时间大于1天，则先选用F= 102～103进行试算。
1.4钻孔瓦斯涌出衰减系数
测算方法：选择具有代表性的地区打钻孔，先测定其初始瓦斯流量，经过时间t后，在测瓦斯流量，用下式计算：
（1-5）——钻孔初始瓦斯流量，m3/min；
——钻孔瓦斯流量衰减系数，d-1；
t——时间，d；
——百米钻孔瓦斯流量，m3/(min·hm)。
上式可用于计算钻孔瓦斯涌出衰减和钻孔的初始瓦斯流量。
1.5吸附常数
1）煤样制备
取煤样1000g粉碎，过60~80目标准筛，取0.20~0.25mm间的颗粒煤装满煤样罐，放好密封圈、垫，密封煤样，并力争在短时间内完成。
2）实验装置
实验采用煤科院重庆分院的高容量吸附常数测定仪，吸附仪其结构及工作原理见示意图1.2。
真空罐路系统斯
瓶压
瓦
高
真空计真空隔膜阀
真空机组真空规管
罐压
减
水准瓶玻 璃 活 塞
数据采样器高压阀门超级恒温器吸附罐(60度)高压阀门恒温水槽(30度)高压阀门吸附罐微机处理升降器吸附罐
硅橡胶管
瓶准水瓦斯胶囊食结果
打印
升降器水盐合
饱图1.2 试验装置系统图
3）实验原理
煤样吸附等温线的测定，首先打开罐阀和真空抽气阀，关闭高压充气阀和放气阀，设定水浴温度为60℃±l ℃，开启真空泵，进行长时间脱气，直到真空计显示压力为 4 Pa 时，关闭真空抽气阀和各罐阀。设定恒温水浴温度为实验温度(30℃±l ℃)。拧开高纯甲烷阀门和充气罐阀门，使高压甲烷气进入充气罐及连通管，关闭充气罐阀门，读出充气罐压力值i P 1。读出i P 1后，缓慢打开煤样罐阀门，使充气罐中甲烷气进入吸附罐，待罐内压力达到设定压力时(一般在实验压力范围内设定测N ＝6个压力间隔点数，每点约为最高压力的l/n)，立即关闭罐阀门，读出充气罐压力i P 2、室温1t ．按式（1-6）计算充入吸附罐内的甲烷量ci Q 。
101325
.0)2.273(2.273)(102211?+??-=t V Z P Z P Q i i i i ci （1-6） 式中：ci Q 为第i 次充入煤样罐的甲烷标准体积，3cm ；i P 1、i P 2为第i 次向煤样罐充气前后的充气罐内的绝对压力，MPa ；i Z 1、i Z 2为对应于i P 1、i P 2和1t 下的甲烷的压缩系数，MPa -1，可查表求得；1t 为室内温度，℃；0V 为充气罐及连通管标准体积，3cm 。
煤样罐等温吸附8小时后，将达到吸附平衡，读出平衡压力i P 。按照式（1-7）计算出吸附罐内死空间游离甲烷量di Q 。
101325
.0)2.273(2.2733?+???=t Z P V Q i i d di （1-7） 式中：di Q 为煤样罐内死空间的游离甲烷量，3cm ；d V 为煤样罐内除煤实体外的全部剩余体积，3cm ；i P 为吸附平衡时的压力，MPa ；i Z 为对应于i P 和3t 下甲烷的压缩系数，MPa -1；3t 为实验温度，℃；
煤样罐死空间体积（d V ），也叫煤样罐剩余体积，是指煤样罐中除纯煤体积外包括煤颗粒内孔隙、颗粒间空隙、吸附罐残余空间和实验仪器通径体积的总和。
其测定方法主要有两种，即直接法和间接法。所谓直接法是指在一定的温度和压力下，选用一种吸附量可以忽略的气体（通常为氦气），通过气体膨胀来探测煤样罐的剩余体积，该方法实际上是用氦气的体积表示煤样罐自由空间的体积。直接法确定自由空间体积的方法，虽然存在一定的争议，但仍然是许多文献推荐使用的方法。所谓间接法是根据煤样真相对密度和质量计算出煤样罐中煤样的体积，用煤样罐的空罐体积减去煤样体积得到自由空间体积，计算公式如式（1-8）。由于实验室尚无氦气，本次实验关于煤样罐自由空间体积的确定均采用间接法。
20/TRD G V V V V s c s d -=-= （1-8）
式中：d V 为煤样罐自由空间体积，3cm ；s V 为煤样罐的容积，3cm ；20TRD 为煤样的真相对密度，3/cm g ；G 为煤样罐中的煤样质量，g 。
充入吸附罐的甲烷量扣除吸附罐内剩余体积放出的游离甲烷量即为压力段内煤样吸附甲烷量i Q ?，按照式（1-9）计算。
di ci i Q Q Q -=? （1-9）
单位重量可燃物吸附的甲烷量i X 按照式（1-10）计算。
r
i i G Q X ?= （1-10） 式中：i Q ?为煤样吸附甲烷量，3cm ；r G 为煤样品可燃物质量，g 。
依次重复上述步骤，逐步增高实验压力，可以测得6个ci Q 、di Q 、i Q ?及i X 。由于充气罐向煤样罐充气为逐次充入的单值量，而充入煤样罐的总气量是各单值量的累计量故逐次按式（1-11）计算时，充入吸附罐的总气量ci Q 应是：
∑==n
i ci ci Q Q 1 （1-11）
同时，随实验压力的增高，达0.5MPa 以上后，吸附平衡时间应改为4 h 。
按逐次测得的i P 及i X 作图，即为Langmuir 吸附等温线，将（i P 、i X ）代入式（1-12），
用最小二乘法进行回归，得到的a 、b 即为煤对甲烷的吸附常数。
ab
a P X P 1+= （1-12） 式中：P 为吸附平衡压力，MPa ；X 为P 所对应的吸附甲烷量，g cm /3；a 为吸附常数，表示煤的饱和甲烷吸附量，g cm /3；
b 为吸附常数，MPa -1。
4）吸附实验结果
测试数据如表所示。图为实测的煤样吸附等温线。对表实测的煤样高压吸附数据进行最小二乘法回归，可以得到煤样的Langmuir 参数a 、b 。 煤的孔隙率测试
煤的孔隙率是决定煤种游离瓦斯含量大小的主要因素之一。在相同瓦斯压力下，煤的孔隙率越大，则煤中所含游离瓦斯量也越大。煤的孔隙率是煤中孔隙总体积与煤的总体积之比，通常用百分数表示。煤的孔隙率通过实测煤的真密度和视密度来确定，不同单位煤的孔隙率与煤的真、视密度存在如下关系：
t K ρρ11
-=P （3-2-1）
t
t K ρρρP
-=1 （3-2-2） K K t ρ=1 （3-2-3）
式中：K 和K 1分别为用煤单位体积和单位质量中孔隙体积表示的煤的孔隙率，m 3/m 3，m 3/t ，ρp ；为煤的视密度，即包括孔隙在内煤密度，t/m 3；ρt 为煤的真密度，即扣除煤孔隙后煤骨架的密度，t/m 3。
确定煤的孔隙率归结为测定煤的真密度和视密度。煤的真相对密度是20℃时煤（不包括煤的孔隙）的质量与同体积水的质量之比。此次煤的真相对密度测定完全按《GB/T 23561.2-2009 煤和岩石物理力学性质测定方法 第2部分：煤和岩石真密度测定方法》执行。以十二烷基硫酸钠溶液为浸润剂，使煤样在密度瓶中润湿沉降并排除吸附的气体，根据煤样排除的同体积的水的质量算出煤的真相对密度。煤的视密度测定方法是用排水法，在此实验过程中为防止水进入采取煤样孔隙，利用石蜡的不溶于水性，将其裹于煤样本的表面，以达到实验目的。
云南省昭通市镇雄县大顺煤矿开采煤层瓦斯基础参数测定报告 中国矿业大学 云南方圆中正工贸有限公司 二〇一一年十一月
前言 瓦斯是煤矿的主要自然灾害之一，长期以来严重威胁着煤矿的安全生产和影响着矿井的经济效益。瓦斯赋存、瓦斯涌出及其防治技术的研究一直是我国煤矿，特别是高、突瓦斯矿井的研究课题。近几年来，少数低瓦斯矿井由于瓦斯规律不明，对突发的局部瓦斯异常涌出常疏于防范，连续发生重大瓦斯事故，给国家和人民的生命财产造成巨大损失；因此，瓦斯研究工作日益受到人们的重视。 大顺煤矿位于云南省昭通市镇雄县，C 5b、C 6 a煤层为大顺煤矿的开采煤层，C 5 b、 C 6a煤层的瓦斯基础参数缺乏。C 5 b、C 6 a煤层瓦斯参数的测定是否准确决定着大顺煤矿 今后的生产安全状况，决定着大顺煤矿各种通风安全设备和设施的投资是否合理，因此，为保证将来采掘工作面的安全生产，确定主采煤层的煤与瓦斯突出危险性、瓦斯的最终来源，找出大顺煤矿主采煤层的瓦斯赋存、运移和涌出规律，必须进行C 5 b、 C 6 a煤层瓦斯基础参数的测定与分析工作。 另外，大顺煤矿的煤层瓦斯基础参数和瓦斯涌出状况的测定，为进一步摸清该矿的原始瓦斯含量、瓦斯分布情况及突出危险性，同时也可为今后制定切实可行的瓦斯防治措施提供理论依据。 本报告首先叙述大顺煤矿的生产地质概况、然后在学习瓦斯有关理论的基础上， 针对大顺煤矿C 5b、C 6 a煤层的具体情况，把C 5 b、C 6 a煤层的瓦斯基础参数测定分为现场 瓦斯参数测定和实验室瓦斯参数测定两部分。本报告的主要内容包括以下几个部分：1）现场瓦斯参数测定及分析 （1）瓦斯压力；（2）瓦斯流量衰减系数；（3）煤层透气性系数 2）实验室瓦斯参数测定及分析 （1）煤质分析：工业分析、元素分析、真密度、视密度、孔隙度 （2）煤岩分析：分析煤样的破坏类型和各种煤体组成 （3）瓦斯吸附性常数a，b值的测定 （4）煤的坚固性系数f （5）放散初速度△P 3）分析了影响大顺煤矿瓦斯赋存的地质因素。 本项目于2011年10月起，在完成了C 5b、C 6 a煤层瓦斯的现场及实验室基础参数 测定、分析研究工作，现提出总结报告。在开展这一工作的过程中，大顺煤矿等单位的有关领导和工程技术人员给予了大力的支持与帮助，在此谨向他们致以诚挚的谢意。
山东新河矿业有限公司3煤层瓦斯参数测定现场施工技术方案 山东鼎安检测技术有限公司 二〇一五年一月
山东新河矿业有限公司3煤层瓦斯参数测定现场施工技术方案 编写： 审核： 批准： 山东鼎安检测技术有限公司 二0一五年四月
煤层瓦斯基础参数测定项目一览表
一、概况 新河矿业自2000年9月开工建设，2003年建成开始联合试运转，2005年7月正式生产。原设计生产能力a， 2008年后，在对井底车场、主要水平大巷及主提升、通风等矿井主要生产系统进行了扩容与改造的同时，对新河、唐口矿井井田边界进行了优化调整，经山东省国土资源厅批准，将相邻的唐口矿井630采区划归新河矿井开采，目前-400m生产水平处于收尾阶段，-980m水平正在进行开拓准备。 唐口矿井630采区划归新河矿井后，结合现场开采情况，将采区分为530采区、630采区和730采区，为确定新增加采区煤层的瓦斯参数，在530胶带集中巷及轨道集中巷施工瓦斯钻孔对煤层的瓦斯参数进行测定。 二、地质及水文地质条件 （一）地层产状 工作面穿越永东闸向斜两翼，西部处在永东闸西向斜的西翼，受两向斜构造影响，地层产状变化较大，走向SE～NE～SE，倾向SW～SE～SW，倾角5～29°，平均10°左右。 （二）褶曲 根据矿井延深区三维地震勘探资料，延深区发育有两个褶曲，分别为永东闸向斜、永东闸西向斜，受其影响地层产状变化较大。其特征如下： 1、永东闸西向斜：位于延深区中部，永东闸以西。轴向NW，延展长度约，幅度约40m。该向斜两翼不对称，西翼倾角较陡可达30°，东翼相对较缓为11°。 2、永东闸向斜：位于延深区东部，永东闸北侧，T21-1孔以西。轴向不明显，北部为NNE、南部转为NW，延展长度约，幅度约30m，西翼倾角较缓，在5°左右。 （三）断层
防突瓦斯主要参数的实验方法、数据计算与步骤 实验一瓦斯放散初速度△P的实验室测定 一实验目的 掌握煤的瓦斯放散初速度（△P）的测定方法 二实验方法与步骤 煤的瓦斯放散初速度（△P）是表征含瓦斯煤层暴露时放散瓦斯快慢（即从吸附转化为游离状态）的一个指标。目前，△P只能在实验室进行测定，主要步骤为： ⑴采样在煤层新鲜暴露面或通过打钻采取煤样250g，并附标签注明采样地点、层位、采样时间等。 ⑵制样将所采煤样进行粉碎，筛分出粒度为0.2～0.5mm的煤样。每一个煤样取2个试样，每个试样重3.5g。 ⑶测定 ①把2个试样用漏斗分别装入△P测定仪的2个试样瓶中； ②启动真空泵对试样脱气1.5h； ③脱气1.5h后关闭真空泵，将甲烷瓶与试样瓶连接，充气（充气压力 0.1MPa）使煤样吸附瓦斯1.5h； ④关闭试样瓶和甲烷瓶阀门，使试样瓶和甲烷瓶隔离； ⑤开动真空泵对仪器管道死空间进行脱气，使U型管泵真空计两端泵面相平；
⑥停止真空泵，关闭仪器死空间通往真空泵的阀门，打开试样瓶的阀门，使煤样与仪器被抽空的死空间相连并同时启动秒表计时，10s时关闭阀门，读出汞柱计两端汞柱差P1(mm)，45s时再打开阀门，60s时关闭阀门，再一次读出汞柱计两端差P2(mm)。 ⑷计算 ①瓦斯放散初速度△P=P2－P1； ②同一煤样的两个试样测出的△P值之差不应大于1，否则需要重新测定。
试验二煤的坚固性系数f值得测定方法 一实验目的 掌握煤的坚固性系数(f)的测定方法 二仪器及用具 捣碎筒、计量筒，分样筛(孔径20mm，30mm和0.5mm各一个)，天平(最大称量1000g，感量0.5g)，小锤，漏斗、容器。 三采样及制样 沿新暴露的煤层厚度的上、中、下部各采样块度为10cm左右的煤样两块，在地面。煤样采出后用塑料袋包严，以防止分化。将煤样用小锤碎制成20～30mm的小块用孔径20或30mm的筛子筛选。称取制备好的试样50g为一份，每5份为一组，共三组。 四测定步骤 将捣碎筒放置在水泥地板或2cm厚的铁板上，放入试样一份，将2.4kg重锤提高到600mm高度，使其自由落下冲击试样，每份冲击3次，把5份捣碎后的试样装在同一容器中； 把每组(5份)捣碎后的试样一起倒入孔径0.5mm分样筛中筛分，筛至不再漏下煤粉为止； 把筛下的粉末用漏斗装入计量筒内，敲打使之密实，插入具有刻度的活塞尺与筒内粉末面接触，在计量筒口相平出读取数L。 五坚固性系数的计算 坚固性系数按下式计算： 20 f/ l n 式中f－坚固性系数； n－每份试样冲击次数，次； l－每组试样筛下煤粉的计量高度，mm。 测定平行样3组(每组5份)，取算数平均值，计算结果取一位小数。
矿井瓦斯防治及矿井通风瓦斯方面实验 瓦斯基础参数测定实验 一、实验目的 1.掌握胶囊—粘液封孔法直接测定煤层瓦斯压力的原理、方法，了解井下的瓦斯压力测定程序； 2.掌握直接法测定煤层瓦斯含量（DGC）的原理、方法，了解井下瓦斯含量测试程序； 3.掌握瓦斯吸附常数的测定原理、方法，掌握高压容量法测定吸附常数步骤； 二、实验原理 1.通过钻孔揭露煤层，安设瓦斯压力测定装置及仪表，封孔后，利用煤层瓦斯的自然渗透作用，使钻孔揭露煤层处或测压室的瓦斯压力与未受钻孔扰动煤层的瓦斯压力达到相对平衡，并通过测定钻孔揭露煤层处或测压室的瓦斯压力来表征被测煤层的瓦斯压力。按照封孔方式分为主动式和被动式，主动式封孔的基本原理是“固封液，液封气”，即在封闭段两端的固体物质间注入压力密封液，在高于预计瓦斯压力的密封粘液的作用下，密封液渗入孔壁与固体物的裂缝和孔隙周围的裂隙中以阻止煤层瓦斯泄漏（胶囊—粘液封孔）；被动式封孔的基本原理是用固体物充填测压管与钻孔壁之间的空隙（如黄泥、水泥砂浆、聚氨酯等）。 2. 该测定装置将煤层瓦斯含量分为：瓦斯损失量W1、常压瓦斯解吸量W2、粉碎瓦斯解吸量W3和常压残存量W c。通过向煤层施工取芯钻孔，用井下取芯系统将煤芯从煤层深部取出，及时封入煤样筒中；井下进行煤样瓦斯解吸速度测定以及损失时间的记录，利用公式at i进行瓦斯损失量W1的计算；把装有煤样的煤样筒带到实验室进行常压解吸，测量从煤样筒中释放出的瓦斯量W21, 与井下测量的瓦斯解吸量W22计算煤芯瓦斯解吸量W2；称量煤样总重后称取二次煤样进行常压粉碎解吸，并以此计算粉碎瓦斯解吸量W3；则可解吸瓦斯含量W m为：W m＝W1＋W2＋W3。采用朗格缪尔公式计算常压残存量W c，则可得出煤层瓦斯含量W= W m+W c。 3. 煤中大量的微孔内表面具有表面能，当气体与内表面接触时，分子的作用力使甲烷或其他多种气体分子在表面上发生浓集，称为吸附。气体分子浓集的数量渐趋增多，为吸附过程；气体分子复返回自由状态的气相中，表面上气体分子数量渐趋减少，
山西煤炭运销集团野川煤业有限公司 3号煤层瓦斯基础参数测定报告 山西省煤炭工业局综合测试中心 二零一零年八月
报告名称：山西煤炭运销集团野川煤业有限公司3号煤层瓦斯参数测定报告完成单位：山西省煤炭工业局综合测试中心 报告撰写：许江涛工程师 技术审查：赵长春高级工程师 王飞高级工程师 形式审查：贾军萍高级工程师
目录
前言 山西煤炭运销集团野川煤业有限公司高平市西北15km处的野川镇境内，行政区划隶属高平市野川镇管辖。地理坐标为东经112°46′51〞～112°51′00″，北纬35°49′51〞～35°48′24″。 山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发[20XX]44号文件，《关于晋城市高平市煤矿企业兼并重组整合方案的批复》将山西高平乔家沟煤业有限公司、山西高平北杨煤业有限公司（已关闭）、山西高平红岩沟煤业有限公司（已关闭）、山西高平窑沟煤业有限公司（已关闭）、山西高平柳树底煤矿等五处煤矿及部分空白资源重组成为：山西省煤炭运销集团野川煤业有限公司，井田面积11.0132km2，批准开采3-15号煤层，组合后矿井生产能力提高到90万吨/年。 为探明该矿煤层瓦斯赋存规律以及为将来瓦斯治理提供依据，20XX年5月山西煤炭运销集团野川煤业有限公司委托山西省煤炭工业局综合测试中心对该矿3号煤层瓦斯基础参数进行测定。 在预测过程中，有关项目人员通过井下打钻、取样，实验室分析并严格对照AQ1018-20XX《矿井瓦斯涌出量预测方法》、《煤矿安全规程》（20XX版）和《煤层气测定方法》等相关标准和规范要求，在对周边矿井进行了大量调研的基础上，对该矿井瓦斯涌出情况进行了认真的预测，并提出预测结果。 此次工作得到了矿方相关领导及技术人员的大力支持，在此深表感谢!
煤层瓦斯基本参数测定方案
煤层瓦斯基本参数测定方案 二零一三年八月
目录 1 煤层瓦斯压力测定 (1) 1.1 测压操作步骤 (2) 1.2 瓦斯压力测定结果 (3) 2 煤层瓦斯含量测定 (3) 2.1 测定方法及过程 (4) 2.2 煤层瓦斯含量测定结果 (5) 3 煤层透气性系数测定 (7) 3.1 测定原理 (7) 3.2 测定方法 (9) 3.3煤层透气性系数计算结果 (10) 4 钻孔瓦斯流量衰减系数的测定 (10) 4.1 测定原理 (11) 4.2 测定方法 (12) 5 煤的破坏类型测定 (13) 6 煤的坚固性系数测定 (13) 6.1 仪器设备 (13) 6.2 煤样制取 (14) 6.3 测定步骤 (14) 6.4 数据计算 (14) 7 瓦斯放散初速度测定 (15)
7.1 仪器设备 (15) 7.2 煤样制取 (15) 7.3 测定步骤 (15) 7.4 数据计算 (16) 8 煤层瓦斯吸附常数测定 (16) 8.1 煤样制取 (17) 8.2 测定步骤 (17) 8.3 试验结果输出 (19) 9 煤层瓦斯钻屑指标测定 (20) 9.1 钻屑量测定 (20) 9.2 钻屑瓦斯解吸指标测定 (20)
煤层瓦斯基本参数的测定主要包括煤层瓦斯压力、含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、煤的破坏类型、坚固性系数、放散初速度、瓦斯吸附常数、煤层瓦斯钻屑指标、钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯抽采参数的测定。煤层瓦斯基本参数的测定，可以为矿井瓦斯防治和瓦斯抽采提供基础参数支持，同时可以指导瓦斯管理，采取有效的瓦斯治理安全技术措施，合理使用煤矿瓦斯治理的资源，减少瓦斯管理及治理费用的浪费，确保煤矿的安全生产。 1 煤层瓦斯压力测定 煤层瓦斯压力测定的钻孔布置在岩石巷道内，均为穿层钻孔，封孔方式和测压方法严格执行《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》（AQ/T 1047-2007）的有关规定。采用注浆封孔测压法，封孔材料为水泥浆加速凝剂、膨胀剂等，利用压风将密封罐内的水泥浆注入钻孔内，测压方式为被动测压法，即钻孔封孔完成后，等待被测煤层瓦斯的自然渗透达到瓦斯压力平衡后，测定煤层瓦斯压力。 首先在距被测煤层一定距离的岩巷内打孔，孔径一般取直径φ75mm以上，钻孔最好垂直煤层布置，成孔后在孔内安设测压管，然后对钻孔进行封孔（>10m）；封孔后，安设压力表开始测压。前两个小时每30分钟记一次压力指示值，测压的前三天，需要每天记录一次压力表的指示值；以后每隔两天记录一次压力表的指示值。当压力表的压力指示值连续四天没有变化时，其压力即为煤层原始瓦斯压力，压力测定结束，即可进行煤层透气性系数测定。封孔方式采用水泥砂浆封孔，穿层钻孔的封孔方式示意图如图1所示：
关于煤矿瓦斯的几个参数 1、瓦斯压力： 煤层瓦斯压力是指煤层孔隙中所含游离瓦斯呈现的压力，即瓦斯作用于孔隙壁的压力。煤层瓦斯压力是瓦斯涌出和突出的动力，也是煤层瓦斯含量多少的标志。 煤层孔隙内气体分子自由热运动撞击所产生的作用力; 在一个点上力的各向大小相等，方向与孔隙的壁垂直。 瓦斯压力的测定：瓦斯压力测定方法是:自井下巷道内打钻进入煤层，在钻孔中，密封一根刚性导气管，实测管内稳定的气压，即为瓦斯压力。煤层瓦斯压力大小受多种地质因素的影响，变化较大。在一个井田内的同一地质单元里，甲烷带的瓦斯压力通常随深度的增加而增大。煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量和煤层瓦斯动力学特征的基本参数。 2、煤的坚固性系数： 煤的坚固性系数时指煤块抵抗破坏能力的综合指标。 岩石分级： 根据岩石的坚固性系数(f)，可把岩石(煤为岩石的一类)分成10级（表3-1），等级越高的岩石越容易破碎。为了方便使用又在第Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ级的中间加了半级。考虑到生产中不会大量遇到抗压强度大于200MPa的岩石，故把凡是抗压强度大于200MPa的岩石都归入Ⅰ级。
由于岩石的坚固性区别于岩石的强度，强度值必定与某种变形方式（单轴压缩、拉伸、剪切）相联系，而坚固性反映的是岩石在几种变形方式的组合作用下抵抗破坏的能力。因为在钻掘施工中往往不是
征的是岩石抵抗破碎的相对值。因为岩石的抗压能力最强，故把岩石 为致密粘土的抗压强度为10MPa。岩石坚固性系数的计算公式简洁明了，f值可用于预计岩石抵抗破碎的能力及其钻掘以后的稳定性）。 岩石极限压碎强度（坚固系数）=0.1×岩石饱和抗压强度÷软化系数[1] 3、煤的瓦斯放散初速度：单位mL/S 煤的瓦斯放散初速度指标是煤自身的煤质指标之一，表征了煤的微观结构。它不仅反映了煤的放散瓦斯能力，还反映出瓦斯渗透和流动的规律，在突出区域预测中起着重要的作用。 煤的这种放散瓦斯的能力大小与突出的发生有直接关系。我国一直采用瓦斯放散初速度指标△P来对煤的这种能力进行评价，并结合煤的坚固性系数，，形成新的综合指标K=△P／f。其中f是煤的坚固性系数。 当煤的放散初速度大于10时，煤层有突出危险。 4、煤的破坏类型： 是指煤在构造应力作用下，煤层发生碎裂和揉皱的程度，即按照煤被破碎的程度划分的类型。中国采煤界为预测和预防煤与瓦斯突
山西临县华烨煤业有限公司 瓦斯参数 测 定 报 告 2014年12月23日
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瓦斯参数测定报告 根据山西省煤矿矿井瓦斯参数测定通知要求，现将我矿井瓦斯参数测 定报告汇报如下： 一、矿井概况及安全实施建设情况 1、山西临县华烨煤业有限公司位于山西临县城南约50km处，行政区划分属临县高家山乡。批准开采煤层为2#、4#、5#、8#、9#煤层，现开掘煤层为2#、4#煤层。井田面积为6.971km2,其地理坐标为东经110°52′11″---110°54′27″，北纬37o38′05″--37o40′07″该矿属于机械化升级改造基建矿井，设计生产能力120万吨/年。4#煤层厚度平均为1.73m，煤层稳定，为简单的单斜构造，全区可采。 2、山西省临县华烨煤业有限公司现为基建矿井，采矿许可证号为C1400002010011220054001，有效期：2012年11月19日至2042年11月19日。营业执照注册号为：140000210046964，矿长姓名：杨恩伟，矿长资格证注册号为：MK130800716，有效期：2013年5月至2016年5月。矿长安全资格证注册号为:09014010800298。 3、开拓系统 矿井采用斜立井开拓方式 主斜井、副立井进风立井。主斜井倾角23o，井筒净宽4.50m，斜长804m,净断面14.2m2。担负矿井原煤提升以及通风任务，已装备DTC100/2×280型钢绳芯深槽皮带输送机，JK2.0×1.5型单滚筒检修绞车已安装，为矿井的一个安全出口。 副立井为进风立井，井筒净直径5.0m，垂深267.5m，净断面19.63m2， 已安装2JK2.5×1.5双滚筒绞车，担负辅助运输、提人以及通风任务。梯 1
煤层瓦斯基本参数测定方案 二零一三年八月
目录 1煤层瓦斯压力测定 (1) 1.1测压操作步骤 (2) 1.2瓦斯压力测定结果 (2) 2煤层瓦斯含量测定 (3) 2.1 测定方法及过程 (3) 2.2煤层瓦斯含量测定结果 (4) 3煤层透气性系数测定 (6) 3.1测定原理 (6) 3.2测定方法 (7) 3.3煤层透气性系数计算结果 (8) 4钻孔瓦斯流量衰减系数的测定 (8) 4.1测定原理 (8) 4.2测定方法 (9) 5煤的破坏类型测定 (10) 6煤的坚固性系数测定 (10) 6.1仪器设备 (10) 6.2煤样制取 (10) 6.3测定步骤 (11) 6.4数据计算 (11) 7瓦斯放散初速度测定 (12) 7.1仪器设备 (12) 7.2煤样制取 (12) 7.3测定步骤 (12) 7.4数据计算 (13) 8煤层瓦斯吸附常数测定 (13) 8.1煤样制取 (14) 8.2测定步骤 (14) 8.3试验结果输出 (16) 9煤层瓦斯钻屑指标测定 (16)
9.1钻屑量测定 (16) 9.2钻屑瓦斯解吸指标测定 (16)
煤层瓦斯基本参数的测定主要包括煤层瓦斯压力、含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、煤的破坏类型、坚固性系数、放散初速度、瓦斯吸附常数、煤层瓦斯钻屑指标、钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯抽采参数的测定。煤层瓦斯基本参数的测定，可以为矿井瓦斯防治和瓦斯抽采提供基础参数支持，同时可以指导瓦斯管理，采取有效的瓦斯治理安全技术措施，合理使用煤矿瓦斯治理的资源，减少瓦斯管理及治理费用的浪费，确保煤矿的安全生产。 1煤层瓦斯压力测定 煤层瓦斯压力测定的钻孔布置在岩石巷道内，均为穿层钻孔，封孔方式和测压方法严格执行《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》(AQ/T 1047-2007) 的有关规定。采用注浆封孔测压法，封孔材料为水泥浆加速凝剂、膨胀剂等，利用压风将密封罐内的水泥浆注入钻孔内，测压方式为被动测压法，即钻孔封孔完成后，等待被测煤层瓦斯的自然渗透达到瓦斯压力平衡后，测定煤层瓦斯压力。 首先在距被测煤层一定距离的岩巷内打孔，孔径一般取直径? 75mm以上，钻孔最好垂直煤层布置，成孔后在孔内安设测压管，然后对钻孔进行封孔(>10n)；封孔后，安设压力表开始测压。前两个小时每30分钟记一次压力指示值，测压 的前三天，需要每天记录一次压力表的指示值；以后每隔两天记录一次压力表的指示值。当压力表的压力指示值连续四天没有变化时，其压力即为煤层原始瓦斯压力，压力测定结束，即可进行煤层透气性系数测定。封孔方式采用水泥砂浆封 孔，穿层钻孔的封孔方式示意图如图1所示: 9 5 4 3 2 1 10 6 7 一 U4 F向上向孔
[1]AQ 1047-2007—2007 煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法[S]. 煤层的瓦斯压力是矿井瓦斯基本参数之一，它对于确定煤层瓦斯含量，进行矿井瓦斯涌出治理，瓦斯抽放以及煤与瓦斯突出的防治等工作均具有十分重要的意义。在治理矿井瓦斯的长期实践中，已探索出了许多井下煤层瓦斯压力的直接测定方法，在这些测定方法中，多数准确度高、易操作，但也有不少的测定方法其准确度低、可靠性差。因此，有必要对煤层瓦斯压力的测定方法进行规范，并在此基础上制定煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定的行业标准。 本标准的制定以测定方法的可靠性为主，兼顾其可操作性及已使用的程度，同时考虑瓦斯压力测定的最新科研成果。 本标准遵循煤炭工业部颁布的《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出细则》等文件的有关规定。 本标准由煤炭工业部科技教育司提出。 本标准由煤矿安全标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：煤炭科学研究总院重庆分院。 本标准主要起草人：许英威、杜子健。 本标准委托煤矿安全标准化技术委员会煤矿瓦斯防治及设备分会负责解释。 1 范围
本标准规定了煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力的原理、设备材料、仪表以及打钻、封孔、测压等工艺的要求。 本标准适用于煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力(简称瓦斯压力测定)。 2 引用标准 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 JJG 52—71 工业用单圈管弹簧式压力表、真空表和真空压力表检定规程国家技术监督局 防治煤与瓦斯突出细则 1995—05—01 煤炭工业部 气瓶安全监察规程 1989—12—22 劳动部 3 测定原理 通过钻孔揭露煤层，安设测定仪表并密封钻孔，利用煤层中瓦斯的自然渗透原理测定在钻孔揭露处达到平衡的瓦斯压力。 4 方法分类 4．1 按测压方式分 4．1．1 主动测压法 钻孔封完孔后，通过钻孔向被测煤层充入补偿气体达到瓦斯压力平衡而测定煤层瓦斯压力的测压方法。补偿气体可
1.煤层基础参数现场测定实验方案 1.1煤层瓦斯压力 1.1.1测试原理 直接测定法是用钻机由岩层巷道或煤层巷道向预定测量瓦斯地点打一钻孔，然后在钻孔中放置测压装置、再将钻孔严密封闭堵塞并将压力表和测压装置相连来测出瓦斯压力。如果在测定中能保证钻孔封闭严密不漏气，则压力表显示的数值即为测点的实际瓦斯压力，直接测定法的关键是封闭钻孔的质量。根据封孔原理的不同，一般将封孔方法分为被动式与主动式。 本次采用主动式封孔技术。主动式封孔测压其基本原理是：固体封液体、液体封气体，即采用液体作为封孔介质，以解决固体物不能严密封闭钻孔周边裂隙孔道的困难，并保持封孔液体的压力在测定过程中始终大于瓦斯压力，粘液在压力作用下渗入钻孔周边裂隙，杜绝瓦斯的泄漏；为了维持封孔液体的压力和防止液体向钻孔内渗透，在封孔液体段的两端用固体封闭钻孔，形成用固体封液体、用液体封气体的封孔系统。实践表明：在石灰岩、砂岩和页岩岩层的钻孔中，均能严密封闭钻孔，准确测得煤层的瓦斯压力。经过几十年的发展，目前主动式瓦斯测压封孔装置主要有：普通胶圈－压力粘液封孔测压仪、可变形胶圈－压力粘液封孔测压仪、胶囊－压力粘液封孔测压仪、胶圈（囊）－三相泡沫密封液测压仪等。 MWYZ系列化主动式煤层瓦斯压力测定仪主要由钢丝胶囊、护管和连接罐、尼龙压力管（瓦斯管、胶囊液管和压力粘液管）、储能罐和压力粘液罐、手动试压泵、粘液封孔材料以及测压仪表等配件组成。 1.1.2测定仪器 测试仪器选用华北科技学院研发的MWYZ－IV型和MWYZ－III型主动式煤层瓦斯压力测定仪各一套。具体技术参数如表1.1所示。 表1.1 测压仪参数表
1.1.3测点布置 为了最大限度反应原始状态下的瓦斯压力，选择测压地点时可参考以下原则：1）目标煤层周围无采空区，尽量选取在最近几年新开拓的岩石巷道； 2）瓦斯压力测量地点一般选择在岩石比较完整，周边地质结构单一的岩巷中进行；测压钻孔及其见煤点应避开地质构造裂隙带、巷道的卸压圈和采动影响范围，测压煤层周围岩石致密完整、无破碎带； 3）煤层50m范围内无断层和大的裂隙；岩层无淋水，岩柱（垂高）至少大于10m； 4）同一地点测压应打两个测压钻孔，钻孔口距离应在其相互影响范围外，其见煤点的距离除石门测压外应不小于20 m。瓦斯压力测量结果以压力较大的一个为准； 5）选择瓦斯压力测定地点应保证有足够的封孔深度。一般的岩巷打钻，钻孔深度不宜小于10m； 6）应尽可能地选择施工仰角测压孔，避免俯角和水平钻孔，同一地点测压应打两个测压钻孔； 7）如果选取顺煤层施工测压孔，钻孔长度不小于40m，选取构造简单有利于施工的最新开掘的煤巷。 1.1.4测试步骤及方法 具体测试过程如下： 1）钻机队在指定地点打钻，钻头采用直径为75mm，记录见煤时间后，继续钻进，同时测压技术人员准备瓦斯压力测定设备，配置压力粘液和乳化液，同时连接部分管线，准备测压仪安装工具； 2）煤层钻进3.8m停止钻进，退出钻杆，准备安装测压仪，记录钻孔具体参数见表1.2； 表1.2 钻孔参数表
钻屑瓦斯解吸指标K1值及钻屑量测定操作规范 一、测定原理02612186725581772686 利用WTC钻屑瓦斯解吸指标K1和钻屑量指标S max预测工作面突出危险性。在工作面用手持式气动钻机配8~10m的麻花钻杆向煤层打Φ42mm的钻孔，根据钻孔过程中每米排出钻屑量的多少以及排出钻屑的瓦斯解吸指标的大小预测工作面前方钻孔范围内的突出危险性。 二、准备工作 1、在测定前施工队组要提前准备好钻头为Ф42mm的手持式风动钻机一台、配套麻花钻杆10～12m，以及测量角度所用的罗盘、坡度规等器具。 2、测定人员要提前将仪器充好电，保证测定时仪器电量充足。 3、入井前要认真检查仪器是否正常（开启后可进入测定页面表明仪器可正常使用），然后将煤样瓶盖拧紧后将煤样瓶浸入水中，检查煤样瓶及连接胶管是否漏气，确保仪器及各部件能正常使用。 4、测定前要通知相关掘进队组安排人员配合打钻作业。 三、钻孔施工要求 1、所有预测（检验）钻孔都应布置在工作面最软分层煤中，并尽量保证预测（检验）钻孔始终在该软分层中钻进，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2～4m处，预测（检验）孔的深度为8～10m。 2、工作面布置有措施孔时，检验钻孔应位于距措施孔尽可能远的位置，用于检验措施效果。 1
三、操作方法 1、测定前要再次检查仪器显示是否正常，是否有漏气现象，否则应及时更换仪器。 2、对煤层平巷、煤层上山、煤层下山、回采工作面进行煤与瓦斯突出预测或防突措施效果检验时，各钻孔从孔深3m 段起，每隔1m 或2m 取一个煤样测定钻屑瓦斯解吸指标K1或△h2；要求各钻孔取样深度错开，也即：若第一个钻孔取样孔深为3m、4m、6m、8m、10m，第二个钻孔应为3m、5m、7m、9m、10m，第三个钻孔取样孔深同第一个钻孔。 3、向工作面前方煤层打钻孔时，用塑料桶或编织袋收集每钻进1m钻孔排出的钻屑，并用测力计测量其重量；钻进至指定位置时，用Ф1～3mm的筛子在孔口接煤粉，接煤粉的同时启动秒表计时；煤样筛分后迅速装入煤样瓶中，并用筛子刮平，使装入煤样体积和煤样瓶体积一致，然后拧紧罐盖，松开盖上阀门；当秒表计时时间到达预2
瓦斯基础参数测定管理办法 一、瓦斯参数测定规定 （一）矿井通用瓦斯参数测定 各项参数测定前，应明确记录负责人、参数测定负责人，使用仪器编号，以保证测定结果准确可靠。 瓦斯参数的测定内容包括： ①瓦斯含量W 瓦斯含量测定时，测定取样深度正常情况下应不低于20m，可解吸瓦斯含量测定系统分为：井下解吸系统、地面解吸系统、煤样称量系统、粉碎解吸系统、和数据处理系统五部分。由此测定含量W值预测该工作面的突出危险性。 ②钻屑瓦斯解吸指标K1 测完一个工作面的数据后，每次测定结果最大K1值预测该工作面的突出危险性。如在测量过程中，出现漏气现象，应更换仪器进行重新测定。 ③钻屑量指标S 测定S值时，向工作面前方煤层打钻孔时，用塑料桶或编织袋收集每钻进1m钻孔排出的钻屑，并用测力计测量其重量，取最大S值预测该工作面的突出危险性。 ④坚固性系数f值 每个工作面在沿新暴露的煤层采取块度为10cm左右的煤样，把煤样用小锤碎制成20～30mm的小块，用孔径为20或30mm的筛子
筛选，称取制备好的试样50g为一份，每5份为一组，共取三组，将试样/份放入捣碎筒重锤提高到600mm高度，使其自由落下冲击试样，每份冲击3次，把5份捣碎后的试样装在同一容器中，把每组(5份)捣碎后的试样一起倒入孔径0.5mm分样筛中筛分，筛至不再漏下煤粉为止把筛下的粉末用漏斗装入计量筒内，轻轻敲打使之密实，然后轻轻插入具有刻度的活塞尺与筒内粉末面接触。在计量筒口相平处读取数3组取算数平均值，取此f值预测该工作面的突出危险性。 ⑤煤层瓦斯压力P 巷道开口前测定煤层瓦斯压力。 （二）掘进工作面瓦斯参数测定 1、瓦斯含量W、钻屑瓦斯解吸指标K1、钻屑量S、坚固性系数f值及压力P的测定 ①在掘进巷道（横贯开口除外）开工前进行一次瓦斯含量、钻屑瓦斯解吸指标K1、钻屑量S值、坚固性系数f值及压力P的测定，以判定该工作面的突出危险性。 ②巷道开始掘进后，掘进工作面按照每掘进20m测定一次瓦斯含量和钻屑瓦斯解吸指标K1、s值、坚固性系数f值进行掘进。 控制办法 掘进队组必须悬挂“超前预测控制牌板”，悬挂位置为本次钻屑瓦斯解吸指标K1测定位置，牌板上要认真填写钻屑瓦斯解吸指标 K1测定结果、含量结果、测定时间、测定人、迎头距测点距离等正在实施煤巷条带煤层瓦斯预抽的掘进工作面由抽采部根据预
重庆南桐矿业有限责任公司文件 渝南矿司通瓦发…2010?96号 重庆南桐矿业有限责任公司 关于印发重庆南桐矿业公司瓦斯基本参数测定规则》的 通知 公司所属矿井： 为进一步搞好瓦斯治理工作，公司研究决定，现将《重庆南桐矿业公司瓦斯基本参数测定规定》印发你们，希认真贯彻执行。 二〇一〇年九月六日
南桐矿业公司瓦斯基本参数测定规则 第1条为了提高瓦斯治理工作的预见性、准确性、可靠性，增强工作落实的责任性，特制定本规则。 第2条职责矿业公司总工程师对瓦斯参数测定工作负领导责任；公司通瓦部对瓦斯参数测定负技术指导责任和瓦斯含量的具体测定责任；矿井总工程师对瓦斯参数测定工作的实施负组织领导责任；通瓦科、队对瓦斯基本参数负具体测定责任。 第3条瓦斯基本参数及意义 1、瓦斯基本参数指煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤层透气性系数。瓦斯基本参数分原始基本参数和残余基本参数。 2、原始基本参数用来衡量在原始状态下的煤层突出危险性，生产过程中瓦斯涌出量的大小，治理的难易程度的指标，是瓦斯治理工作计划、技术方案、施工措施的制定与落实的依据。 3、残余基本参数用来衡量所采取瓦斯治理措施的有效程度，是否达到了开采的标准，是生产过程还需要采取何种程度的安全技术措施的依据。 第4条测定方法 1、煤层原始瓦斯压力、透气性系数采用现场测定法测定，即在现场打钻孔测定瓦斯压力和根据钻孔内瓦斯压力的变化进行计算。
2、煤层原始瓦斯含量采用现场和实验相结合的方法测定，即通过取煤样测定吸附常数和工业指标，利用取煤样点及其附近的原始瓦斯压力计算获得。 3、残余瓦斯含量采用直接法测定，即在现场打孔取煤样直接测定和计算获得。 4、残余瓦斯压力采用间接法计算，即根据在该区域测得的吸附常数和残余瓦斯含量计算获得。 第5条原始瓦斯基本参数测定的要求 1、在每个采区的主石门及其附近（或每个区段）向每一层可采煤层布置3个间距不小于10m的钻孔测定瓦斯基本参数。 2、在较大的地质构造带（断层落差大于10m，褶曲转向大于30°，断裂破坏带宽度大于20m，长度大于200m）至少布置3个间距不小于20m的钻孔测定瓦斯基本参数。 3、在每个区段机巷掘进过程中的煤层赋存正常带和异常带各取一个煤样测定吸附常数，计算煤层原始瓦斯含量，以校正钻孔测定的瓦斯含量。 4、以一组钻孔测得的最大瓦斯压力、最大瓦斯含量为该区域原始煤层瓦斯压力、瓦斯含量（若已校正，就以校正值为准），最小透气性系数为该区域的透气性系数。 第6条残余瓦斯含量定要求 1、凡是对保护层（含单一煤层）的石门揭煤区域，掘进条
言 煤层的瓦斯压力是矿井瓦斯基本参数之一，它对于确定煤层瓦斯含量、进行矿井瓦斯涌出治理，瓦斯抽放以及煤与瓦斯突出的防治等工作均具有十分重要的意义。在治理矿井瓦斯的长期实践中，已探索出了许多井下煤层瓦斯压力的直接测定方法，在这些测定方法中，多数准确度高、易操作，但也有不少的测定方法其准确度低、可靠性差。因此，有必要对煤层瓦斯压力的测定方法进行规范，并在此基础上制定煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定的行业标准。 本标准的制定以测定方法的可靠性为主，兼顾其可操作性及已使用的程度，同时考虑瓦斯压力测定的最新科研成果。 本标准遵循煤炭工业部颁布的《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出细则》等文件的有关规定。 本标准由煤炭工业部科技教育司提出。 本标准由煤矿安全标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：煤炭科学研究总院重庆分院。 本标准主要起草人：许英威、杜子健。 本标准委托煤矿安全标准化技术委员会煤矿瓦斯防治及设备分会负责解释。 中华人民共和国煤炭行业标准
MT/T 638-1996 煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法 1 范围 本标准规定了煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力的原理、设备材料、仪表以及打钻、封孔、测压等工艺的要求。 本标准适用于煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力（简称瓦斯压力测定）。 2 引用标准 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 JJG52—71 工业用单圈管弹簧式压力表、真空表和真空压力表鉴定规程国家技术监督局防治煤与瓦斯突出细则 1995-05-01 煤炭工业部 气瓶安全监察规程 1989-12-22 劳动部 3 测定原理 通过钻孔揭露煤层，安设测定仪表并密封钻孔，利用煤层中瓦斯的自然渗透原理测定在钻孔揭露处达到平衡的瓦斯压力。 4 方法分类 4.1 按测压方式分 4.1.1 主动测压法 钻孔封完孔后，通过钻孔向被测煤层充入补偿气体达到瓦斯压力平衡而测定煤层瓦斯压力的测压方法。补偿气体可选用高压氮气（N2），高压二氧化碳（CO2）或其它惰性气体。补偿气体的充气压力应略高于预计煤层瓦斯压力。 4.1.1 被动测压法 钻孔封完孔后，通过被测煤层瓦斯的自然渗透，达到瓦斯压力平衡而测定煤层瓦斯压力的方法。 4.2 按封孔材料分 4.2.1 黄泥、水泥封孔测压法 封孔材料为黄泥，水泥或黄泥水泥混合物，封孔方式为手工操作，主要适合石门揭煤的
煤层基本瓦斯参数测定方法综述 1 煤层瓦斯含量测定 煤的瓦斯含量测定方法有两种方法：间接方法和直接方法。 1.1 间接方法 1）煤的游离瓦斯含量 按气体状态方程（马略特定律）求得 x y = VPT o /(TP o ξ) 式中 V —单位质量煤的空隙容积,m 3/t ； P —瓦斯压力，MPa ； To 、Po —标准状况下的绝对温度（273K ）与压力（0.101325MPa ）； T —瓦斯绝对温度，T=273+t ，t 瓦斯的摄氏温度（o C ）； ξ—瓦斯压缩系数； X y —煤的游离瓦斯含量，m 3/t 。 2）煤的吸附瓦斯含量 按郎缪尔方程计算并考虑煤中水分、可燃物百分比、温度的影响系数； 100 ) 100()31.01(11)(W A W e bp abp x t to n x --?++= - 式中e —自然对数的底，e=2.718； To —实验室测定煤的吸附常数时的实验温度，o C ； T —煤层温度，o C ； n —系数，按下式确定；n= p 07.0993.002 .0+； p —煤层瓦斯压力，MPa ； a 、b —煤的吸附常数； A,W —煤中灰分与水分，%； x x —煤的吸附瓦斯含量，m 3/t 3）间接法测定瓦斯含量的校正 目前国内有关的规范和计算方法中，虽然都有针对煤层水分和温度的校正因数，但对瓦斯组分的影响却没有提到。通过大量瓦斯组分资料的分析得出，煤层瓦斯组分中CH 4浓度是在较大范围内变化时，煤对不同气体的吸附能力相差很大。如不给予足够重视，则可能造成测量结果出现较大偏差。
煤层瓦斯组分主要有CH 4，2N 和2CO 和少量重烃（10462H C H C -）等。煤层瓦斯组分中2N 和2CO 占有相当大的比例，而重烃的浓度在大多情况下则是可以忽略不计的。 当煤吸附含多种成分的瓦斯时，在用郎缪尔方程公式中仍用以吸附纯CH 4气体测定的吸附常数来确定煤的瓦斯含量，将会导致较大的误差。因为此时任何 2N 或2CO 的存在均会减少CH 4含量。 实测表明，在常压下煤对2N 的吸附量是CH 4的0.153—0.2倍，平均为0.177倍；2CO 的吸附量是CH 43.12—3.92倍，平均为3.52倍。而在3.5MPa 压力下，煤对2N 吸附量是CH 40.37倍；对2CO 的吸附量是CH 4的1.78倍。可以看出，在高压下煤对各种气体的吸附能力差别逐渐减小，这是因为在高压下所有气体都将趋向于一个相同的最大吸附量。在常见的煤层瓦斯压力条件下，建议按表1选取各种气体组分的体积校正系数。 表1 各种气体组分体积校正系数取值 吸附总量的校正公式为： 校W =100/)]()()([2222444CO A N A CH A W CO N CH CH ????+?+? 式中 校W —按瓦斯组分校正后的吸附总量（干燥无灰基煤样），m 3／t ； 4CH W —按纯CH 4组分测定吸附常数计算的吸附量（干燥无灰基煤样） ，m 3／t ； 4CH A ，2N A ，2CO A —4CH ，2N ，2CO ，的体积校正系数（参照表4）； )(4CH ?，)(2N ?，)(2CO ?—4CH ，2N ，2CO 在瓦斯组分中的浓度，%。
瓦斯抽采基础参数定期检测、检验制度 为了准确掌握瓦斯抽放基础参数，积累瓦斯抽放相关经验，进一步加强瓦斯抽放基础管理，特制定本制度。 一、钻孔瓦斯抽放基础参数测定包括钻孔负压、流量、浓度。并按要求配备专职的测流人员（观测工）。测流人员测试前，必须经过专门培训，培训合格后，方可上岗操作。 二、测流工每次测流前，在地面必须对检测的仪器、仪表（压差器、压力表、取样器、瓦斯检查仪、多功能参数测定仪）进行检验、检查，确保仪器、仪表完好无损，能正常使用。 三、测流工下井测流前，首先检查钻场周边环境和系统运行情况，在确认钻场无安全隐患和系统正常运行的情况下，方可严格按照测流程序进行测定。 四、测流工对钻孔参数进行测定时，严格按照操作程序操作，必须按要求携带仪器、仪表和记录笔，要求每测完一个孔，记录一个数据，并按要求填写测定记录和技术牌板。 五、为了合理确定钻孔抽放效果，要求每施工完一个钻孔，及时测定钻孔参数，以检验钻孔抽放效果。 六、每次测完钻孔参数后，要将测定的参数记录本交与队技术员或技术副队长，由技术员进行审核、检验、分析，发现钻孔参数变化较大时，要重新安排测流工重新测定。 七、测流工测定参数时，如发现钻孔（钻场）负压、流量、浓度
变化较大时，要及时汇报给通风值班人员，值班人员要及时安排人员下井察明原因。 八、测流工必须按要求填写测流记录和测流牌板，通风科要定期对测定参数进行检查、检验，若发现一处测流数据与实际测定数据不符，对测流工罚款200元。在检查中如发现没有按要求设置测流孔或阀门关闭停抽，测流人员仍然记录，对测流人员给予300元的罚款。 九、测定完钻孔参数后，抽放队技术员每月要对钻孔抽放效果进行分析。分析钻孔施工后对此区域的抽放效果，并有每月抽放效果分析总结，分析完后由通风科抽放技术员和主管领导进行审核分析，以便为今后钻孔施工提供合理的依据。 十、为了保证抽放监测、监控系统监测数据的准确性，要求泵站司机每半小时对抽放负压、浓度、流量进行检查，检查中如发现浓度、负压、流量变化较大时，要及时汇报通风科。 十一、为了保证抽放监测系统正常运行，测定流量井下支管钻孔每三天测定一次，监测工每周（7天）测定一次，并做好调校记录。 十二、每一个采面回采前，必须对其抽放基础参数进行检测和检验，为工作面回采时瓦斯治理提供合理的依据。 十三、抽放瓦斯基础参数测定要符合《煤矿瓦斯抽放管理规范》、《煤矿瓦斯抽采基本指标》要求，并按规定对参数进行检验。
平禹通便〔2010〕号签发：薛明志 关于转发中平能化研究院瓦斯研究所《关于进一步规范矿井煤层瓦斯基础参数测定工作的通知 （试行）》的通知 各原煤生产单位： 现将中平能化研究院瓦斯研究所《关于进一步规范矿井煤层瓦斯基础参数测定工作的通知（试行）》转发给你们，请按照通知精神认真开展瓦斯基础参数测定工作，加强瓦斯基础参数测试管理，确保井下各项瓦斯基础参数测定测定结果的准确性、可靠性。 附：关于进一步规范矿井煤层瓦斯基础参数测定工作的通知（试行） 平禹煤电公司 二○一○年八月十九日
关于进一步规范矿井煤层瓦斯基础参数 测定工作的通知（试行） 各原煤生产单位、建工集团： 为切实贯彻执行《防突规定》中有关瓦斯基础参数测定的各项规定，加强瓦斯基础参数测试管理，确保井下各项瓦斯基础参数测定结果的准确性、可靠性，及时有序的按要求完成各项参数测试工作，特提出以下要求： 1、煤层瓦斯基础参数测定内容 煤层瓦斯基础参数测定内容包括，煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤尘爆炸性鉴定、煤的自燃倾向性鉴定、工业分析（含真、视比重）、煤体坚固性系数f、放散初速度△P、吸附常数a、b值等。 2、参数测定协议签订 进行煤层瓦斯基本参数测定，测定单位与瓦斯所实验室签订协议，协议包括测定参数内容，测定时间、报告提交时间以及测定资金等。 3、测定参数前测定单位需向瓦斯所提供以下资料 测定原始瓦斯压力、瓦斯含量等参数前，提交矿井、采区及揭煤工作面的概况、巷道布置等资料。 对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行效果检验前，除提供上述资料外，需另提交经技术负责人审查签字的预抽区域实际钻孔分布合格报告
单。 4、参数测定计划编制 所有需要进行煤层瓦斯基础参数测定的矿井，必须编制年度、月度计划，并将测定计划及时报瓦斯所备案，年度计划在每年的12月1日前上报，月度计划在每月的23日前上报。计划要根据矿生产接替安排，注明测试项目及测试地点、时间等。 5、测试申请 矿井要根据基础参数测定计划与生产实际需要，在测试项目开始前三天，向瓦斯研究所提交书面参数测定申请，附测试地点的采掘工程平面图和相关地质资料。 6、方案设计 瓦斯研究所实验室根据矿方申请以及测定要求，按《防治煤与瓦斯突出规定》及各项基础参数测定操作规程要求编制参数测定设计，方案设计完成后由实验室于测试的前一天将设计送交矿业务科室。 7、其它要求 ⑴矿井要严格按照设计方案进行钻孔施工，未按设计方案进行施工的不予测试。 ⑵石门揭煤或穿层测压必须在钻孔未见煤前进行通知瓦斯所实验室，参数测定人员到现场后，测压钻孔方可穿过岩石进入煤层施工。 ⑶测试开始前，实验室负责将测试设备运送到矿井，由矿井安排人