鉆孔瓦斯涌出初速度的測(cè)定方法
作者：mkaq
2009-02-14 19:24
來(lái)源：本站原創(chuàng)
中華人民共和國(guó)煤炭工業(yè)部1996—12—30批準(zhǔn) 1997—11—01實(shí)施
前言
鉆孔瓦斯涌出初速度是用于煤礦井下工作面預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)或防突措施效果檢驗(yàn)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它是經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外廣大煤炭科技人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和試驗(yàn)得出的。雖然在研究過(guò)程中形成了一套可行的測(cè)定操作方法，但由于沒(méi)有對(duì)測(cè)定儀表、測(cè)定過(guò)程等細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行更嚴(yán)密的測(cè)試、考察和研究，也沒(méi)有形成一個(gè)可供煤礦測(cè)定人員作為依據(jù)的規(guī)范性文件，使得在一些突出礦井中，由于測(cè)定操作不正確等原因，造成預(yù)測(cè)失誤，甚至釀成了人身傷亡事故。因此，制定本標(biāo)準(zhǔn)，可以使廣大突出礦井正確測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度，避免或減少不必要的失誤所造成的損失，對(duì)促進(jìn)突出礦井的安全生產(chǎn)有著重要的意義。
本標(biāo)準(zhǔn)以中華人民共和國(guó)煤炭工業(yè)部制定的《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》(1995年版，簡(jiǎn)稱《防突細(xì)則》)為依據(jù)。
附錄A為標(biāo)準(zhǔn)的附錄。
本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭工業(yè)部科技教育司提出。
本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭工業(yè)部煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：煤炭科學(xué)研究總院重慶分院。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：孫東玲、龍伍見(jiàn)、徐三民、王先義、陳慶。
本標(biāo)準(zhǔn)委托煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)煤礦瓦斯防治及設(shè)備分會(huì)負(fù)責(zé)解釋。
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鉆孔瓦斯涌出初速度的測(cè)定原理、儀表及工具和測(cè)定過(guò)程。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于煤礦井下工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)和防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度。
2 定義
本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義。
鉆孔瓦斯涌出初速度 initial velocity of gas emission from borholes
在煤層中按規(guī)定的技術(shù)要求施工鉆孔，在達(dá)到預(yù)定深度，2min時(shí)，在規(guī)定長(zhǎng)度鉆孔內(nèi)涌出的瓦斯流量。用符號(hào)qm或q表示，其單位為L(zhǎng)／min或L／m·min。
3 測(cè)定原理
用電煤鉆或風(fēng)煤鉆帶動(dòng)螺旋鉆桿，在煤層中鉆進(jìn)φ42mm鉆孔，每鉆進(jìn)1 m或鉆進(jìn)到預(yù)定深度，退出鉆桿，送入封孔器，用打氣筒充氣封孔，然后用流量計(jì)測(cè)定打鉆結(jié)束后2min時(shí)規(guī)定長(zhǎng)度鉆孔的瓦斯流量。其測(cè)定方法示意圖見(jiàn)圖1。
1—流量計(jì)；2—壓力表；3—導(dǎo)氣管；4—封孔器；5—測(cè)量室管；6—測(cè)量室；7—鉆孔壁
圖1 鉆孔瓦斯涌出初速度測(cè)定方法示意圖
4 儀表及工具
4．1 測(cè)定裝置：
a) 測(cè)量室管 長(zhǎng)度有0．5m和1．0m兩種規(guī)格。
b) 封孔器 壓氣密封系統(tǒng)的工作壓力不小于0．2MPa，并且在停止充氣后每分鐘的壓力降低值不得超過(guò)0．02MPa。應(yīng)保證封孔段的長(zhǎng)度不小于150mm。
c) 導(dǎo)氣管 當(dāng)瓦斯流量為5L／min時(shí)，導(dǎo)氣管內(nèi)孔的總阻力不大于300Pa。
d) 壓力表 量程為0～0．6MPa，準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于2．5級(jí)。
4．2 流量計(jì) 量程應(yīng)包括1～30L／min的流量范圍，準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于2．5級(jí)。流量計(jì)應(yīng)符合相應(yīng)的國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程的規(guī)定。
4．3 常用工具：
秒表 一只。
地質(zhì)羅盤 一個(gè)。
皮卷尺(規(guī)格：5m) 一個(gè)。
扳手(規(guī)格：200mm) 二把。
管鉗(規(guī)格：300mm) 二把。
鋼絲鉗 一把。
5 測(cè)定過(guò)程
5．1 鉆孔布置
5．1．1 煤巷掘進(jìn)工作面：
用鉆孔瓦斯涌出初速度法進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)或防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在掘進(jìn)工作面煤層的軟分層中靠近巷道兩幫，至少各打一個(gè)平行于巷道掘進(jìn)方向、直徑42mm、深度為3．5m的鉆孔(見(jiàn)圖2)。當(dāng)煤層有兩個(gè)或兩個(gè)以上軟分層時(shí)，鉆孔應(yīng)打在最厚的軟分層中。
1—煤層巷道；2—鉆孔；3—封孔器；4—導(dǎo)氣管；5—測(cè)量室
圖2 用鉆孔瓦斯涌出初速度法進(jìn)行預(yù)測(cè)或檢驗(yàn)的鉆孔布置平面圖
用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)或防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)，其鉆孔布置為：在傾斜或急傾斜煤層掘進(jìn)工作面至少打2個(gè)、緩傾斜煤層掘進(jìn)工作面至少打3個(gè)直徑為42mm的鉆孔，其中只值指標(biāo)法的鉆孔深度為5．5～6．5m，其他方法的鉆孔深度不得大于9m。鉆孔應(yīng)布置在煤層軟分層中，一個(gè)鉆孔位于工作面中部，并平行于掘進(jìn)方向，其他鉆孔的終孔點(diǎn)應(yīng)位于巷道輪廓線外2～4m處(見(jiàn)圖3)。當(dāng)煤層有兩個(gè)或兩個(gè)以上軟分層時(shí)，鉆孔應(yīng)布置在最厚的軟分層中。
1—巷道；2—鉆孔
圖3 用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量進(jìn)行預(yù)測(cè)或檢驗(yàn)的鉆孔布置平面圖
5．1．2 回采工作面：
在回采工作面運(yùn)輸平巷以上10m、回風(fēng)平巷以下15m，沿工作面每隔10～15m布置一個(gè)垂直于工作面煤壁的鉆孔，孔深根據(jù)工作面條件確定，但不得小于3．5m(見(jiàn)圖4)。
1一運(yùn)輸平巷；2一回風(fēng)干巷；3一鉆孔
圖4 回采工作面鉆孔布置平面圖
5．1．3 對(duì)各類工作面進(jìn)行防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)，其鉆孔布置除應(yīng)滿足上述要求外，還應(yīng)將檢驗(yàn)孔打在兩個(gè)防突措施鉆孔的中間。
5．2 測(cè)定步驟
5．2．1 儀器的準(zhǔn)備：
用鉆孔瓦斯涌出初速度法進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)或防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)選用測(cè)量室管長(zhǎng)度為0．5m的測(cè)定裝置；用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)或防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)選用測(cè)量室管長(zhǎng)度為1．0m的測(cè)定裝置。
按鉆孔深度要求將測(cè)定裝置的封孔器、導(dǎo)氣管、測(cè)量室管等與各輔助部件連接好，檢查是否氣密。
5．2．2 打孔：
按5．1的有關(guān)要求布置鉆孔，在每段鉆孔鉆進(jìn)前應(yīng)在鉆桿上標(biāo)識(shí)出預(yù)定的打鉆深度。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)避免鉆桿擺動(dòng)，鉆進(jìn)速度應(yīng)控制在0．5～1 m／min。
5．2．3 封孔：
鉆孔鉆進(jìn)至預(yù)定深度，立即用秒表計(jì)時(shí)，迅速拔出鉆桿，把封孔器送入孔底，并用打氣筒進(jìn)行充氣。全部操作應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。
5．2．4 測(cè)定流量：
在封孔操作的同時(shí)，將流量計(jì)與導(dǎo)氣管口連接好。封孔完成后，對(duì)瞬時(shí)流量計(jì)在2min時(shí)讀數(shù)，即為鉆孔瓦斯涌出初速度值；對(duì)累計(jì)流量計(jì)應(yīng)在1．5min和2．5min時(shí)分別讀數(shù)，后一讀數(shù)減去前一讀數(shù)即為鉆孔瓦斯涌出初速度值。
5．2．5 退出封孔器：
測(cè)定完成后，將膠囊泄壓，從鉆孔中退出封孔器。
5．2．6 用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)或檢驗(yàn)時(shí)，每鉆進(jìn)1 m應(yīng)測(cè)定一次鉆孔瓦斯涌出初速度。
5．3 測(cè)定記錄
在測(cè)定開(kāi)始前應(yīng)測(cè)量并記錄工作面位置、煤層厚度及有無(wú)地質(zhì)變化等；在測(cè)定過(guò)程中應(yīng)詳細(xì)記錄鉆孔的位置、方位、傾角、深度、鉆孔瓦斯涌出初速度以及鉆進(jìn)時(shí)有無(wú)噴孔、卡鉆、響煤炮等動(dòng)力現(xiàn)象。
測(cè)定數(shù)據(jù)的記錄格式見(jiàn)附錄A。
前言
鉆孔瓦斯涌出初速度是用于煤礦井下工作面預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)或防突措施效果檢驗(yàn)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它是經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外廣大煤炭科技人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和試驗(yàn)得出的。雖然在研究過(guò)程中形成了一套可行的測(cè)定操作方法，但由于沒(méi)有對(duì)測(cè)定儀表、測(cè)定過(guò)程等細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行更嚴(yán)密的測(cè)試、考察和研究，也沒(méi)有形成一個(gè)可供煤礦測(cè)定人員作為依據(jù)的規(guī)范性文件，使得在一些突出礦井中，由于測(cè)定操作不正確等原因，造成預(yù)測(cè)失誤，甚至釀成了人身傷亡事故。因此，制定本標(biāo)準(zhǔn)，可以使廣大突出礦井正確測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度，避免或減少不必要的失誤所造成的損失，對(duì)促進(jìn)突出礦井的安全生產(chǎn)有著重要的意義。
本標(biāo)準(zhǔn)以中華人民共和國(guó)煤炭工業(yè)部制定的《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》(1995年版，簡(jiǎn)稱《防突細(xì)則》)為依據(jù)。
附錄A為標(biāo)準(zhǔn)的附錄。
本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭工業(yè)部科技教育司提出。
本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭工業(yè)部煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：煤炭科學(xué)研究總院重慶分院。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：孫東玲、龍伍見(jiàn)、徐三民、王先義、陳慶。
本標(biāo)準(zhǔn)委托煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)煤礦瓦斯防治及設(shè)備分會(huì)負(fù)責(zé)解釋。
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鉆孔瓦斯涌出初速度的測(cè)定原理、儀表及工具和測(cè)定過(guò)程。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于煤礦井下工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)和防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度。
2 定義
本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義。
鉆孔瓦斯涌出初速度 initial velocity of gas emission from borholes
在煤層中按規(guī)定的技術(shù)要求施工鉆孔，在達(dá)到預(yù)定深度，2min時(shí)，在規(guī)定長(zhǎng)度鉆孔內(nèi)涌出的瓦斯流量。用符號(hào)qm或q表示，其單位為L(zhǎng)／min或L／m·min。
3 測(cè)定原理
用電煤鉆或風(fēng)煤鉆帶動(dòng)螺旋鉆桿，在煤層中鉆進(jìn)φ42mm鉆孔，每鉆進(jìn)1 m或鉆進(jìn)到預(yù)定深度，退出鉆桿，送入封孔器，用打氣筒充氣封孔，然后用流量計(jì)測(cè)定打鉆結(jié)束后2min時(shí)規(guī)定長(zhǎng)度鉆孔的瓦斯流量。其測(cè)定方法示意圖見(jiàn)圖1。
1—流量計(jì)；2—壓力表；3—導(dǎo)氣管；4—封孔器；5—測(cè)量室管；6—測(cè)量室；7—鉆孔壁
圖1 鉆孔瓦斯涌出初速度測(cè)定方法示意圖
4 儀表及工具
4．1 測(cè)定裝置：
a) 測(cè)量室管 長(zhǎng)度有0．5m和1．0m兩種規(guī)格。
b) 封孔器 壓氣密封系統(tǒng)的工作壓力不小于0．2MPa，并且在停止充氣后每分鐘的壓力降低值不得超過(guò)0．02MPa。應(yīng)保證封孔段的長(zhǎng)度不小于150mm。
c) 導(dǎo)氣管 當(dāng)瓦斯流量為5L／min時(shí)，導(dǎo)氣管內(nèi)孔的總阻力不大于300Pa。
d) 壓力表 量程為0～0．6MPa，準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于2．5級(jí)。
4．2 流量計(jì) 量程應(yīng)包括1～30L／min的流量范圍，準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于2．5級(jí)。流量計(jì)應(yīng)符合相應(yīng)的國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程的規(guī)定。
4．3 常用工具：
秒表 一只。
地質(zhì)羅盤 一個(gè)。
皮卷尺(規(guī)格：5m) 一個(gè)。
扳手(規(guī)格：200mm) 二把。
管鉗(規(guī)格：300mm) 二把。
鋼絲鉗 一把。
5 測(cè)定過(guò)程
5．1 鉆孔布置
5．1．1 煤巷掘進(jìn)工作面：
用鉆孔瓦斯涌出初速度法進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)或防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在掘進(jìn)工作面煤層的軟分層中靠近巷道兩幫，至少各打一個(gè)平行于巷道掘進(jìn)方向、直徑42mm、深度為3．5m的鉆孔(見(jiàn)圖2)。當(dāng)煤層有兩個(gè)或兩個(gè)以上軟分層時(shí)，鉆孔應(yīng)打在最厚的軟分層中。
1—煤層巷道；2—鉆孔；3—封孔器；4—導(dǎo)氣管；5—測(cè)量室
圖2 用鉆孔瓦斯涌出初速度法進(jìn)行預(yù)測(cè)或檢驗(yàn)的鉆孔布置平面圖
用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)或防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)，其鉆孔布置為：在傾斜或急傾斜煤層掘進(jìn)工作面至少打2個(gè)、緩傾斜煤層掘進(jìn)工作面至少打3個(gè)直徑為42mm的鉆孔，其中只值指標(biāo)法的鉆孔深度為5．5～6．5m，其他方法的鉆孔深度不得大于9m。鉆孔應(yīng)布置在煤層軟分層中，一個(gè)鉆孔位于工作面中部，并平行于掘進(jìn)方向，其他鉆孔的終孔點(diǎn)應(yīng)位于巷道輪廓線外2～4m處(見(jiàn)圖3)。當(dāng)煤層有兩個(gè)或兩個(gè)以上軟分層時(shí)，鉆孔應(yīng)布置在最厚的軟分層中。
1—巷道；2—鉆孔
圖3 用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量進(jìn)行預(yù)測(cè)或檢驗(yàn)的鉆孔布置平面圖
5．1．2 回采工作面：
在回采工作面運(yùn)輸平巷以上10m、回風(fēng)平巷以下15m，沿工作面每隔10～15m布置一個(gè)垂直于工作面煤壁的鉆孔，孔深根據(jù)工作面條件確定，但不得小于3．5m(見(jiàn)圖4)。
1一運(yùn)輸平巷；2一回風(fēng)干巷；3一鉆孔
圖4 回采工作面鉆孔布置平面圖
5．1．3 對(duì)各類工作面進(jìn)行防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)，其鉆孔布置除應(yīng)滿足上述要求外，還應(yīng)將檢驗(yàn)孔打在兩個(gè)防突措施鉆孔的中間。
5．2 測(cè)定步驟
5．2．1 儀器的準(zhǔn)備：
用鉆孔瓦斯涌出初速度法進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)或防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)選用測(cè)量室管長(zhǎng)度為0．5m的測(cè)定裝置；用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)或防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)選用測(cè)量室管長(zhǎng)度為1．0m的測(cè)定裝置。
按鉆孔深度要求將測(cè)定裝置的封孔器、導(dǎo)氣管、測(cè)量室管等與各輔助部件連接好，檢查是否氣密。
5．2．2 打孔：
按5．1的有關(guān)要求布置鉆孔，在每段鉆孔鉆進(jìn)前應(yīng)在鉆桿上標(biāo)識(shí)出預(yù)定的打鉆深度。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)避免鉆桿擺動(dòng)，鉆進(jìn)速度應(yīng)控制在0．5～1 m／min。
5．2．3 封孔：
鉆孔鉆進(jìn)至預(yù)定深度，立即用秒表計(jì)時(shí)，迅速拔出鉆桿，把封孔器送入孔底，并用打氣筒進(jìn)行充氣。全部操作應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。
5．2．4 測(cè)定流量：
在封孔操作的同時(shí)，將流量計(jì)與導(dǎo)氣管口連接好。封孔完成后，對(duì)瞬時(shí)流量計(jì)在2min時(shí)讀數(shù)，即為鉆孔瓦斯涌出初速度值；對(duì)累計(jì)流量計(jì)應(yīng)在1．5min和2．5min時(shí)分別讀數(shù)，后一讀數(shù)減去前一讀數(shù)即為鉆孔瓦斯涌出初速度值。
5．2．5 退出封孔器：
測(cè)定完成后，將膠囊泄壓，從鉆孔中退出封孔器。
5．2．6 用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)或檢驗(yàn)時(shí)，每鉆進(jìn)1 m應(yīng)測(cè)定一次鉆孔瓦斯涌出初速度。
5．3 測(cè)定記錄
在測(cè)定開(kāi)始前應(yīng)測(cè)量并記錄工作面位置、煤層厚度及有無(wú)地質(zhì)變化等；在測(cè)定過(guò)程中應(yīng)詳細(xì)記錄鉆孔的位置、方位、傾角、深度、鉆孔瓦斯涌出初速度以及鉆進(jìn)時(shí)有無(wú)噴孔、卡鉆、響煤炮等動(dòng)力現(xiàn)象。
測(cè)定數(shù)據(jù)的記錄格式見(jiàn)附錄A。
附 錄 A
(標(biāo)準(zhǔn)的附錄)
測(cè)定數(shù)據(jù)的記錄格式
表A1 鉆孔瓦斯涌出初速度測(cè)定記錄表
工作面名稱：_________ 循環(huán)編號(hào)：_________ 工作面位置：_______________________
煤層厚度：_________ 傾角：_________ 巷道方位：_________ NO：_________
| 孔號(hào) | 鉆孔參數(shù) | 開(kāi)孔位置，m | 孔深 | 動(dòng)力現(xiàn)象描述 | 巷道素描 | |||
| 方位 | 傾角 | 距中線 | 距腰線 | m | ||||
| 1 | ||||||||
| 2 | ||||||||
| 3 | ||||||||
| 4 | ||||||||
| 孔號(hào) | 鉆 孔 深 度，m | |||||||
| 鉆孔瓦斯涌出初速度，L／(min·m)或L／min | ||||||||
| 1 | ||||||||
| 2 | ||||||||
| 3 | ||||||||
| 4 | ||||||||
| 測(cè)定人員：__________________ 測(cè)定日期：______年______月______日______班 | ||||||||
