石壕煤矿南风井回风巷瓦斯压力测定技术方案.doc

河南大有能源石壕煤矿 南风井回风巷瓦斯基础参数测试 技 术 方 案 河南大有能源股份有限公司石壕煤矿 河南大有能源股份有限公司瓦斯研究所 2013年 10月 目 录 1 测试目的 ....................................................................................................................................... 1 2 测试内容 ....................................................................................................................................... 1 3 测试方法 ....................................................................................................................................... 2 4 测试方案 ....................................................................................................................................... 2 4.1 瓦斯压力测试方案 . ........................................................................................................... 2 4.1.1 测试地点 . ................................................................................................................ 2 4.1.2 测试规范和要求 . .................................................................................................... 3 4.1.3 封孔步骤 . ................................................................................................................ 3 4.1.4 封孔示意图 . ............................................................................................................ 4 4.1.5 观测要求 . ................................................................................................................ 5 4.2 瓦斯含量测定 . ................................................................................................................... 5 4.2.1 测试地点 . ................................................................................................................ 5 4.2.2 测试规范 . ................................................................................................................ 5 4.2.3 测定步骤 . ................................................................................................................ 5 4.2.4 根据解吸法直接测定煤层瓦斯含量 ..................................................................... 7 4.2.5 根据朗格缪尔公式计算瓦斯含量 . ........................................................................ 7 4.3 吸附常数 a 、 b 值测定 ...................................................................................................... 8 4.3.1 测试地点 . ................................................................................................................ 8 4.3.2 吸附常数 a 、 b 值的测定 ....................................................................................... 8 4.4 放散初速度△ P 、 f 值和工业分析测定 ........................................................................... 8 4.4.1 测试地点 . ................................................................................................................ 8 4.4.2 放散初速度△ P 、 f 值和工业分析测定 ................................................................ 8 5 设备材料明细 . .............................................................................................................................. 9 1 测试目的 石壕煤矿南风井回风巷,设计长度为 654.9m ,从南风井井底马 头门开口掘。 截止 10月 14日, 南风井回风巷从 110米变向拐弯已掘 进 20m ,根据石壕煤矿提供的资料,预计再掘进约 80m,将从巷道 顶部揭开并穿过二 1煤层,煤厚约 4.5米,煤层倾角为 712,过 煤层段巷道长度约 45米。 为了准确掌握煤层瓦斯基础参数, 实现安全揭开煤层, 需要测定 二 1煤层瓦斯基础参数。 根据义煤集团公司瓦斯基础参数测定管理规定的要求,建立 健全一整套瓦斯基础参数瓦斯压力、瓦斯含量、放散初速度、煤的 坚固性系数、吸附常数、工业分析等是矿井实现安全管理的客观要 求。 准确掌握上述矿井瓦斯基础参数, 一是为实现安全揭开煤层提供 技术指导;二是能给矿井设计、通风设计、瓦斯抽采设计、矿井瓦斯 综合防治、矿井瓦斯等级管理提供科学依据。 2 测试内容 在井筒揭煤工作面测试二 1煤层和二 2煤层以下瓦斯基础参数 1测试煤层瓦斯压力; 2测试煤层瓦斯含量; 3测试瓦斯放散初速度△ P ; 4煤的坚固性系数 f ; 5煤的吸附常数 a , b 值; 6工业分析等数据。 3 测试方法 1现场测试方法 现场测试内容包括①直接法测定瓦斯压力;②直接法测试瓦斯 含量。 2实验室实验方法 试验内容包括①煤样的工业分析; ②煤的吸附性能 a 、 b 值;③ 煤的残存瓦斯含量,④采集煤样测定瓦斯放散初速度△ P 、煤的坚固 性系数 f 。 3综合分析计算方法 计算分析内容①利用朗格缪尔公式,采用瓦斯含量反算瓦斯压 力,验证测试准确度;②利用朗格缪尔公式,采用瓦斯压力反算瓦斯 含量,验证测试准确度。 4 测试方案 4.1 瓦斯压力测试方案 4.1.1 测试地点 回风巷距二 1煤层法距 10m 时,在巷道顶部布置 2个测压穿层 钻孔,穿过二 1煤层。 4.1.2 测试规范和要求 利用穿层钻孔直接测定煤层瓦斯压力, 水泥沙浆封孔, 被动式测 压。瓦斯压力测定执行煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法 AQ/T1047-2007 。注意事项如下 ①根据井筒揭煤工作面的实际情况,选择合适钻机,现场必须 接通钻机施工所需的风、水、电,穿层钻孔岩石段可以使用水排钻 屑,见煤改为风排钻屑; ②参加施工人员不得少于 5人,配备专职机电工; ③钻机安装要求稳当可靠,保证施工过程中钻场不移动,施工 地点配齐洒水降尘装置,保持风路畅通; ④施工过程中出现煤层赋存情况与设计不符时,可更改钻孔施 工方向,但穿层钻孔要求施工到见煤且穿过 2 m以上为止防止塌 孔 。 4.1.3 封孔步骤 1准备工作 ①将钻孔内煤屑吹干净,保证钻孔内清洁、通畅; ②测压管里段 12m范围内打一些不对称的小孔, 用于防止气管 堵塞; ③调配好水、水泥、速凝剂和膨胀剂的混合浆液。 2封孔和注浆 ①先将毛巾用细扎丝固定一段测压钢管并留 2m 做测压室,然后 一边插入到钻孔内一边用接头连接测压钢管,并使之插到底; ②调整测压钢管长度, 预留适当的长度在钻孔外边用来安装压力 表; ③用铁丝固定测压管,启动注浆泵,将调配好的混合浆液要不 停地搅拌,防治结团、凝固注入钻孔内部; ④水泥凝固 24 h后连接测压表等。 4.1.4 封孔示意图 1 2 3 4 5 6 7 8 图 1 下行孔注浆封孔测压示意图 1 压力表; 2 表接头; 3 固定测压管材料; 4 水泥砂浆; 5 测压管; 6 毛巾马尾辫; 7 筛孔管; 8 煤层; 4.1.5 观测要求 装上测压表后一个星期, 每天安排专人观测一次瓦斯压力, 并做 好详细记录; 随后可 23 d观测一次, 直至压力变化小于 0.005 MPa/d时,观测工作即可结束。 4.2 瓦斯含量测定 4.2.1 测试地点 在每个孔测压地点, 均接取钻孔施工过程中风排钻粉测定瓦斯含 量。 4.2.2 测试规范 执行煤层瓦斯含量井下直接测定方法 GB/T 23250 2009 。 4.2.3 测定步骤 1测定前井上准备工作 ①准备瓦斯含量解吸仪器检查瓦斯含量解吸仪的针头是否畅 通、针头与连接胶管的连接是否紧密、并准备好 12个备用针头; 检查量管是否完好、读数是否清晰可见; ②准备煤样罐检查煤样罐的密封胶圈和胶垫是否完好, 对煤样 罐的密封性能进行气密性测试, 确认气密性好的情况下, 把一个备用 针头先插在煤样罐罐盖上; ③准备其它必用工具与煤样罐配套的扳手两把;秒表一块;记 录测定数据的纸和笔; ④测定地点和测定人员安排下井前根据测定的目的, 了解好测 定地点的地质情况,煤层赋存情况,钻机、钻杆是否到位;安排好测 定打钻的人员,测定所需的风、水、电等。 2井下测定步骤 ①将瓦斯解吸仪器量筒内的水装至“ 0”刻度线,并将瓦斯含量 解吸仪器放置在一个离测定地点近、 不容易被碰到的地方, 并能保证 解吸仪器水平、稳定放置。 ②打钻深度根据测定目的确定, 一般情况下深度要求打钻至原始 煤体; ③当打钻到预定深度时开始用煤样罐接取煤粉, 接取煤粉的同时 启动秒表,煤粉接满后迅速盖上煤样罐罐盖,并用扳手拧紧罐盖、密 封好后按下秒表,读取接取煤粉到开始解吸耗时时间。 ④然后拔下煤样罐罐盖上的备用穿刺针头, 将解吸仪器上的穿刺 针头插穿罐盖中心的胶垫开始解吸, 同时启动秒表记录解吸时间, 前 10 min每 1 min读一次数据, 后 20 min每 2 min读一次数据, 井下解 吸时间为 30 min。 ⑤解吸完毕,拔出煤样罐上的穿刺针头,在煤样罐上贴上标签, 标明取样地点、煤层和日期。 ⑥然后整理测定仪器, 倒掉瓦斯含量解吸仪器中的水, 盖好解吸 仪的箱盖,整理好所有测定用到的工具。 3升井后地面解吸 ①首先检查所取煤样的气密性, 将煤样罐沉入一盆清水中, 观察 是否有气泡冒出,如果煤样罐有气泡冒出,说明取样失败,需重新取 样。 ②如果煤样罐气密性良好, 用瓦斯解吸仪继续解吸。 地面解吸时 间不得少于 8 h,并记录最终解吸结果。 4.2.4 根据解吸法直接测定煤层瓦斯含量 在瓦斯压力钻孔施工过程中, 当钻孔施工至原始煤体中时, 接取 钻屑装入煤样罐中, 利用瓦斯解吸仪测定煤样的瓦斯解吸量, 并记录 瓦斯解吸量随解吸时间的变化规律, 推算煤样装入煤样罐前的瓦斯损 失量。 执行 煤层瓦斯含量井下直接测定方法 GB/T 23250 2009 。 其次运用实验室试验方法, 测定煤样罐中煤的残存瓦斯含量, 按照解 吸量、损失量、残存量的大小确定煤层瓦斯含量。 1可解吸瓦斯量的计算 ①计算公式 ②损失量的计算 损失量的计算应按照煤层瓦斯含量井下直接测定方法 GB/T 23250 2009规定进行。 4.2.5 根据朗格缪尔公式计算瓦斯含量 根据测定的瓦斯压力、吸附常数 a 、 b 值和工业分析结果,利用 朗格缪尔公式计算瓦斯含量。 4.3 吸附常数 a 、 b 值测定 4.3.1 测试地点 在井筒揭煤工作面施工瓦斯压力二 1煤层测定钻孔过程中, 利用风排钻屑取一个重 2 kg的煤样送回实验室测定二 1煤吸附常数。 4.3.2 吸附常数 a 、 b 值的测定 根据煤的甲烷吸附量测定方法 MT/T752-1997的规定,测 定煤的吸附常数 a 、 b 值。 4.4 放散初速度 △ P 、 f 值和工业分析 测定 4.4.1 测试地点 在井筒揭煤工作面施工瓦斯压力二 1煤层测定钻孔过程中, 利用风排钻屑取一个重 2 kg的煤样送回实验室测定二 1煤层放散初速 度△ P 、 f 值,对煤样进行工业分析。 4.4.2 放散初速度△ P 、 f 值和工业分析 测定 根据煤的瓦斯放散初速度指标△ P 测定方法AQ1080 2009 测定放散初速度△ P ; 根据 煤的坚固性系数测定方法 MT49 87 测定煤的坚固性系数 f 值; 根据 煤的工业分析方法 GB/T212 2008对煤样进行工业分析。 河南大有能源石壕煤矿 四采区南风井瓦斯基础参数测试技术方案 5 设备材料明细 设备材料明细如附表所示.。 附表 材料明细一览表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 设备、仪表（材料） 名称 测压钢管 毛巾 测压钢管接头 聚氨酯 水泥 橡胶手套 管钳、钳子 活扳手 细扎丝 细筛网（窗纱） 生料带 带孔 4 分钢管 型号/规格 Φ4 分 Φ4 分 黑、白 单位 2m/根 条 个 kg 袋 副 把 把 m m 卷 2m/根 个 瓶 块 个 数量 50 根 10 50 8 8 4 2 2 10 8 8 2 1 4 2 4 1.6MPa 一端连接压力表，另一 端连接四分测压管（参 照附图三） 备注 两端车丝（参照图一） 封孔用 连接测压管 封孔用 封孔用 300 300/200 一端车丝， （参照附图 二） 水泥搅拌桶 封孔药 （草酸、 氢氧化 14 铝、 氧化锌、 碳酸氢钠） 15 压力表 16 表接头 备注以上材料是根据 2 个孔所造的计划，如果增加测压点需另 外造计划。 9 河南大有能源石壕煤矿 四采区南风井瓦斯基础参数测试技术方案 附图一 6丝 6丝 G1/2 2m 附图二 6丝 1m G1/2 2m ￠ 4mm 10 G1/2 河南大有能源石壕煤矿 四采区南风井瓦斯基础参数测试技术方案 附图三 表接头 设 校 日 计 核 期 材 比 数 料 例 量 瓦斯研究所 11