石壕煤礦南風井回風巷瓦斯壓力測定技術方案

1、河南大有能源石壕煤礦 南風井回風巷瓦斯基礎參數(shù)測試 技 術 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 測試目的 . 12 測試內(nèi)容 . 13 測試方法 . 24 測試方案 . 2 4.1 瓦斯壓力測試方案 . . 2 4.1.1 測試地點 . . 2 4.1.2 測試規(guī)范和要求 . . 3 4.1.3 封孔步驟 . . 3 4.1.4 封孔示意圖 . . 4 4.1.5 觀測要求 . . 5 4.2 瓦斯含量測定 . . 5 4.2.1 測試地點 . . 5 4.2.2 測試規(guī)范 . . 5 4.2.3 測定步驟 . . 5 4.2

2、.4 根據(jù)解吸法直接測定煤層瓦斯含量 . 7 4.2.5 根據(jù)朗格繆爾公式計算瓦斯含量 . . 7 4.3 吸附常數(shù) a 、 b 值測定 . 8 4.3.1 測試地點 . . 8 4.3.2 吸附常數(shù) a 、 b 值的測定 . 8 4.4 放散初速度 P 、 f 值和工業(yè)分析測定 . 8 4.4.1 測試地點 . . 84.4.2 放散初速度 P 、 f 值和工業(yè)分析測定 . 85 設備材料明細 . . 91 測試目的石壕煤礦南風井回風巷,設計長度為 654.9m ,從南風井井底馬 頭門開口掘。 截止 10月 14日, 南風井回風巷從 110米變向拐彎已掘 進 20m ,根據(jù)石壕煤礦提供的資料

3、,預計再掘進約 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 煤層段巷道長度約 45米。為了準確掌握煤層瓦斯基礎參數(shù), 實現(xiàn)安全揭開煤層, 需要測定 二 1煤層瓦斯基礎參數(shù)。根據(jù)義煤集團公司瓦斯基礎參數(shù)測定管理規(guī)定的要求,建立 健全一整套瓦斯基礎參數(shù)(瓦斯壓力、瓦斯含量、放散初速度、煤的 堅固性系數(shù)、吸附常數(shù)、工業(yè)分析等是礦井實現(xiàn)安全管理的客觀要 求。 準確掌握上述礦井瓦斯基礎參數(shù), 一是為實現(xiàn)安全揭開煤層提供 技術指導;二是能給礦井設計、通風設計、瓦斯抽采設計、礦井瓦斯 綜合防治、礦井瓦斯等級管理提供科學依據(jù)。2 測試內(nèi)容在井筒揭煤工作面測

4、試二 1煤層和二 2煤層以下瓦斯基礎參數(shù):(1測試煤層瓦斯壓力;(2測試煤層瓦斯含量;(3測試瓦斯放散初速度 P ;(4煤的堅固性系數(shù) f ;(5煤的吸附常數(shù) a , b 值;(6工業(yè)分析等數(shù)據(jù)。3 測試方法(1現(xiàn)場測試方法現(xiàn)場測試內(nèi)容包括:直接法測定瓦斯壓力;直接法測試瓦斯 含量。(2實驗室實驗方法試驗內(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,采集煤樣測定瓦斯放散初速度 P 、煤的堅固 性系數(shù) f 。(3綜合分析計算方法計算分析內(nèi)容:利用朗格繆爾公式,采用瓦斯含量反算瓦斯壓 力,驗證測試準確度;利用朗格繆爾公式,采用瓦斯壓力反算瓦斯 含量,驗證測試準確度。

5、4 測試方案4.1 瓦斯壓力測試方案4.1.1 測試地點回風巷距二 1煤層法距 10m 時,在巷道頂部布置 2個測壓穿層 鉆孔,穿過二 1煤層。4.1.2 測試規(guī)范和要求利用穿層鉆孔直接測定煤層瓦斯壓力, 水泥沙漿封孔, 被動式測 壓。瓦斯壓力測定執(zhí)行煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法 (AQ/T1047-2007 。注意事項如下:根據(jù)井筒揭煤工作面的實際情況,選擇合適鉆機,現(xiàn)場必須 接通鉆機施工所需的風、水、電,穿層鉆孔巖石段可以使用水排鉆 屑,見煤改為風排鉆屑;參加施工人員不得少于 5人,配備專職機電工;鉆機安裝要求穩(wěn)當可靠,保證施工過程中鉆場不移動,施工 地點配齊灑水降塵裝置,保持風路暢

6、通;施工過程中出現(xiàn)煤層賦存情況與設計不符時,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 。4.1.3 封孔步驟(1準備工作將鉆孔內(nèi)煤屑吹干凈,保證鉆孔內(nèi)清潔、通暢;測壓管里段 12m范圍內(nèi)打一些不對稱的小孔, 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扎絲固定一段測壓鋼管并留 2m 做測壓室,然后 一邊插入到鉆孔內(nèi)一邊用接頭連接測壓鋼管,并使之插到底;調(diào)整測壓鋼管長度, 預留適當?shù)拈L度在鉆孔外邊用來安裝壓力表;用鐵絲固定測壓管,啟動注漿泵,將調(diào)配好的混合漿液(要不 停地攪拌,防治結團、凝固注入鉆孔內(nèi)部;水泥凝固

7、 24 h后連接測壓表等。4.1.4 封孔示意圖1234567 8圖 1 下行孔注漿封孔測壓示意圖1 壓力表; 2 表接頭; 3 固定測壓管材料; 4 水泥砂漿;5 測壓管; 6 毛巾馬尾辮; 7 篩孔管; 8 煤層;4.1.5 觀測要求裝上測壓表后一個星期, 每天安排專人觀測一次瓦斯壓力, 并做 好詳細記錄; 隨后可 23 d觀測一次, 直至壓力變化小于 0.005 MPa/d時,觀測工作即可結束。4.2 瓦斯含量測定4.2.1 測試地點在每個孔測壓地點, 均接取鉆孔施工過程中風排鉆粉測定瓦斯含 量。4.2.2 測試規(guī)范執(zhí)行煤層瓦斯含量井下直接測定方法 (GB/T 23250 2009 。

8、4.2.3 測定步驟(1測定前井上準備工作準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、并準備好 12個備用針頭; 檢查量管是否完好、讀數(shù)是否清晰可見;準備煤樣罐:檢查煤樣罐的密封膠圈和膠墊是否完好, 對煤樣 罐的密封性能進行氣密性測試, 確認氣密性好的情況下, 把一個備用 針頭先插在煤樣罐罐蓋上;準備其它必用工具:與煤樣罐配套的扳手兩把;秒表一塊;記 錄測定數(shù)據(jù)的紙和筆;測定地點和測定人員安排:下井前根據(jù)測定的目的, 了解好測 定地點的地質(zhì)情況,煤層賦存情況,鉆機、鉆桿是否到位;安排好測 定打鉆的人員,測定所需的風、水、電等。(2井下測定步驟將瓦斯解

9、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離測定地點近、 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)測定目的確定, 一般情況下深度要求打鉆至原始 煤體;當打鉆到預定深度時開始用煤樣罐接取煤粉, 接取煤粉的同時 啟動秒表,煤粉接滿后迅速蓋上煤樣罐罐蓋,并用扳手擰緊罐蓋、密 封好后按下秒表,讀取接取煤粉到開始解吸耗時時間。然后拔下煤樣罐罐蓋上的備用穿刺針頭, 將解吸儀器上的穿刺 針頭插穿罐蓋中心的膠墊開始解吸, 同時啟動秒表記錄解吸時間, 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 吸時間為 3

10、0 min。解吸完畢,拔出煤樣罐上的穿刺針頭,在煤樣罐上貼上標簽, 標明取樣地點、煤層和日期。然后整理測定儀器, 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 間不得少于 8 h,并記錄最終解吸結果。4.2.4 根據(jù)解吸法直接測定煤層瓦斯含量在瓦斯壓力鉆孔施工過程中, 當鉆孔施工至原始煤體中時, 接取 鉆屑裝入煤樣罐中, 利用瓦斯解吸儀測定煤樣的瓦斯解吸量, 并記錄

11、 瓦斯解吸量隨解吸時間的變化規(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定方法 (GB/T 23250 2009 。 其次運用實驗室試驗方法, 測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可解吸瓦斯量的計算計算公式 損失量的計算損失量的計算應按照煤層瓦斯含量井下直接測定方法 (GB/T 23250 2009規(guī)定進行。4.2.5 根據(jù)朗格繆爾公式計算瓦斯含量根據(jù)測定的瓦斯壓力、吸附常數(shù) a 、 b 值和工業(yè)分析結果,利用 朗格繆爾公式計算瓦斯含量。4.3 吸附常數(shù) a 、 b 值測定4.3.1 測試地點在井筒揭煤工作面施工

12、瓦斯壓力(二 1煤層測定鉆孔過程中, 利用風排鉆屑取一個重 2 kg的煤樣送回實驗室測定二 1煤吸附常數(shù)。4.3.2 吸附常數(shù) a 、 b 值的測定根據(jù)煤的甲烷吸附量測定方法 (MT/T752-1997的規(guī)定,測 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 測定4.4.1 測試地點在井筒揭煤工作面施工瓦斯壓力(二 1煤層測定鉆孔過程中, 利用風排鉆屑取一個重 2 kg的煤樣送回實驗室測定二 1煤層放散初速 度 P 、 f 值,對煤樣進行工業(yè)分析。4.4.2 放散初速度 P 、 f 值和工業(yè)分析 測定根據(jù)煤的瓦斯放散初速度指標( P 測定方法(AQ1080 20

13、09 測定放散初速度 P ; 根據(jù) 煤的堅固性系數(shù)測定方法 (MT49 87 測定煤的堅固性系數(shù) f 值; 根據(jù) 煤的工業(yè)分析方法 (GB/T212 2008對煤樣進行工業(yè)分析。河南大有能源石壕煤礦 四采區(qū)南風井瓦斯基礎參數(shù)測試技術方案 5 設備材料明細 設備材料明細如附表所示.。 附表： 材料明細一覽表 序 號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 設備、儀表（材料） 名稱 測壓鋼管 毛巾 測壓鋼管接頭 聚氨酯 水泥 橡膠手套 管鉗、鉗子 活扳手 細扎絲 細篩網(wǎng)（窗紗） 生料帶 帶孔 4 分鋼管 型號/規(guī)格 4 分 4 分 黑、白 單位 2m/根 條 個 kg 袋 副 把 把 m m 卷 2m/根 個 瓶 塊 個 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 端連接四分測壓管（參 照附圖三） 備注 兩端車絲（參照圖一） 封孔用 連接測壓管 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