鉆屑瓦斯解吸指標測定方法

ICS:13.100

D09

備案號：AQ/T

中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標準

AQ/T1065—2008

鉆屑瓦斯解吸指標測定方法

Determinationmethodofgasdesorptionindexbydrillcuttings

（送審稿）

（本稿完成日期：2007.12）

2008-11-19發(fā)布2009-01-01實施

國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布

AQ/T1065—2008

前言

本標準全部內(nèi)容為推薦性的。

本標準的附錄A為規(guī)范性附錄。

本標準由國家煤礦安全監(jiān)察局提出。

本標準由全國安全生產(chǎn)標準化技術(shù)委員會煤礦安全分技術(shù)委員會歸口。

本標準負責起草單位：煤炭科學研究總院重慶研究院。

本標準參加起草單位：煤炭科學研究總院撫順分院、煤炭科學研究總院北京安全技術(shù)研究所。

本標準主要起草人：胡千庭、文光才、鄒銀輝、趙旭生、張慶華、孫波、李秋林、吳教錕。

本標準自實施之日起，MT／T641—1996《鉆屑瓦斯解吸指標測定方法》廢止。

II

AQ/T1065—2008

鉆屑瓦斯解吸指標測定方法

1范圍

本標準規(guī)定了鉆屑瓦斯解吸指標的測定原理、測定儀器、測定步驟和結(jié)果表述。

本標準適用于實驗室和現(xiàn)場測定鉆屑瓦斯解吸指標K1和△h2。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的

修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究

是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。

GB／T212煤的工業(yè)分析方法

MT38煤和巖石物理力學性質(zhì)測定的采樣一般規(guī)定

3定義

本標準采用下列定義。

3.1

鉆屑瓦斯解吸指標K1gasdesorptionindex（K1）ofdrillcuttings

預(yù)測煤層突出危險性的鉆屑瓦斯解吸指標之一。綜合反映煤層瓦斯含量及卸壓初期瓦斯解吸速度的

大小，用特定儀器測定鉆屑試樣在卸壓初期一段時間（5min）瓦斯解吸曲線的斜率表示，單位為

cm3/g·min1/2。

3.2

鉆屑瓦斯解吸指標△h2gasdesorptionindex（△h2）ofdrillcuttings

預(yù)測煤層突出危險性的鉆屑瓦斯解吸指標之一。綜合反映煤層的瓦斯含量及卸壓初期瓦斯解吸速度

的大小，用特定儀器測定鉆屑試樣在卸壓初期一段時間（2min）瓦斯解吸而產(chǎn)生的壓力差表示，單位為

Pa。

4測定原理

將含瓦斯煤樣瞬間暴露于大氣中或類似于大氣環(huán)境條件的儀器中，根據(jù)等容或變?nèi)葑儔航馕頊y

定煤樣在不同時間段的瓦斯解吸量或不同時刻的瓦斯解吸速度，然后根據(jù)測定數(shù)據(jù)與煤樣暴露時間的關(guān)

系進行相應(yīng)的數(shù)學處理，得出鉆屑瓦斯解吸指標。

5測定儀器

5.1實驗室測定儀器、設(shè)備

a）按圖1所示實驗系統(tǒng)測定鉆屑瓦斯解吸指標；

1

AQ/T1065—2008

1—高壓甲烷瓶；2—減壓閥；3、6、7—高壓三通閥；4—壓力表；5—煤樣罐；8—瓦斯解吸儀；9—真空泵；10—煤樣

杯；a、b、c—三通閥的三個通路

圖1測定鉆屑瓦斯解吸指標實驗系統(tǒng)示意圖

b）采用等容或變?nèi)葑儔航馕淼碾娮踊蛭锢頊y量儀器，簡稱瓦斯解吸儀。等容式瓦斯解吸儀（測

定K1）壓力范圍0kPa～10kPa，誤差±2％；變?nèi)葑儔菏酵咚菇馕鼉x（測定△h2）壓力范圍0kPa～3kPa，

誤差±2％。瓦斯解吸儀還應(yīng)符合附錄A的使用條件；

c）真空泵，流量為1000cm3／s，極限真空不大于0.1Pa；

d）閥門，公稱壓力應(yīng)不小于16MPa；

e）煤樣罐容積300cm3，煤樣杯容積8.6cm3(壁厚應(yīng)不超過2mm)，連接管路空間容積30cm3，容積誤

差應(yīng)不超過±5％；

f）煤樣罐應(yīng)能承受6MPa的氣體壓力，承受4MPa氣體壓力時，在煤樣罐中不盛裝試驗樣品的情況

下，30h內(nèi)壓力下降應(yīng)小于1％；

g）壓力表量程6MPa，準確度0.4級；

h）試驗氣體甲烷，濃度不小于99．9％；

i）天平，感量0.1g。

5.2現(xiàn)場測定儀器、設(shè)備

a）瓦斯解吸儀，同5.1要求；

b）采用等容式瓦斯解吸儀時，需要與之配套的煤樣罐、煤樣杯；采用變?nèi)葑儔菏酵咚菇馕鼉x時，

需要與之配套的煤樣杯；

c）分樣篩，孔徑1mm、3mm；

d）秒表；

e）采用等容式瓦斯解吸儀時，需要煤樣罐與瓦斯解吸儀連接的硅膠管，硅膠管外徑10mm，內(nèi)徑4mm，

長30cm。

6實驗室測定

6.1采樣和制樣

a）采樣方法按MT38的有關(guān)規(guī)定進行；

b）制取試驗煤樣質(zhì)量20g，粒徑1mm～3mm。

6.2測定前的準備工作

6.2.1系統(tǒng)各部件組裝后，要嚴格檢查系統(tǒng)氣密性，旋轉(zhuǎn)閥3—a通減壓閥，閥3—b通煤樣罐，閥3

—c通閥6，閥7—a通閥6，閥7—b關(guān)閉，閥7—c關(guān)閉，閥6—a通閥3，閥6—b通閥7，閥6—c關(guān)

閉。緩慢打開閥2，充入1.5MPa壓力的氣體后立刻關(guān)閉閥門2，放置12h，壓力表讀數(shù)下降小于0.1MPa

2

AQ/T1065—2008

合格。

6.2.2儀器檢修后應(yīng)重新檢查系統(tǒng)氣密性。

6.3測定步驟

6.3.1將盛裝5g～10g煤樣的煤樣杯置于煤樣罐中，蓋嚴煤樣罐蓋后關(guān)閉閥3—a，使閥6—a與6—b

連通，閥7—a通大氣，啟動真空泵，旋轉(zhuǎn)閥7—a通真空泵，緩慢打開閥3—b、3—c對煤樣脫氣。脫

氣2h后關(guān)閉閥3—c、旋轉(zhuǎn)閥7—a通大氣，停真空泵。

6.3.2緩慢打開閥2，待連接管路中充入一定量氣體后立即關(guān)閉閥2，再緩慢打開閥3—a給煤樣罐充

氣，直至壓力表4讀數(shù)約為預(yù)定吸附壓力值的110％時關(guān)閉閥3—a。若一次充氣達不到預(yù)定吸附壓力值，

則重復(fù)開啟閥2、3—a充氣，直至壓力值達到預(yù)定值為止。注意閥2和閥3—a不允許同時打開。

6.3.3待煤樣吸附氣體24h后記錄壓力表4讀數(shù)作為煤樣的吸附平衡壓力P，確認閥6—a與6—b連

通、閥7—a通大氣后準備好瓦斯解吸儀，打開閥3—c的同時啟動秒表記錄時間。當秒表計時到預(yù)定時

間t0，轉(zhuǎn)動閥6使閥6—a與瓦斯解吸儀連通，同時啟動瓦斯解吸儀，每間隔t1時間讀一次數(shù)，總讀數(shù)

時間為t2。測定K1指標時，t0=1min，t1＝0.5min，t2＝5min；測定△h2指標時，t0＝3min，t1＝2min，

t2＝2min。

6.3.4研究煤樣干燥無灰基的瓦斯解吸指標時，應(yīng)對煤樣進行水分、灰分含量測定，測定方法按GB/T

212的有關(guān)規(guī)定進行。

6.3.5研究煤樣天然水分含量對瓦斯吸附和解吸特性的影響時，在制樣前應(yīng)對煤樣增加適量水分，并

測定處理后煤樣的水分含量，然后再進行鉆屑瓦斯解吸試驗。

6.3.6模擬研究煤礦井下濕式打鉆的鉆屑瓦斯解吸指標變化情況時，應(yīng)按6.3.1、6.3.2的規(guī)定對煤樣

進行脫氣和吸附。待吸附24h后記錄壓力表4讀數(shù)作為吸附平衡壓力P，將閥6—a與6—b連通、閥7

—a通大氣，在打開閥3—c的同時啟動秒表記錄時間，待煤樣罐中高壓氣放完后迅速打開煤樣罐取出

煤樣杯浸沒于水中1min，測定K1指標時，t0=3min，其它測試工藝同6.3.3。

6.3.7記錄實驗室解吸測定時的環(huán)境溫度T。

6.4結(jié)果表述

6.4.1當采用等容瓦斯解吸儀或變?nèi)葑儔和咚菇馕鼉x測定時，儀器讀數(shù)為壓力值，需要根據(jù)儀器提供

的系數(shù)將壓力值換算成解吸量，換算公式為：

Q(aPb)/G

ii…………(1)

i1，2，3，......10

式中：

3

Qi——對應(yīng)第i個讀數(shù)的單位質(zhì)量煤樣瓦斯解吸量，cm／g；

a，b——儀器提供的換算系數(shù)；

Pi——第i個壓力值讀數(shù)，Pa；

G——煤樣質(zhì)量，g。

6.4.2煤樣暴露時間ti按式(2)計算：

tit00.5i………………(2)

式中：

ti——煤樣自放氣開始至測量第i個數(shù)據(jù)時的暴露時間，min；

t0——煤樣自放氣開始至啟動瓦斯解吸儀時的暴露時間，min。

6.4.3鉆屑瓦斯解吸指標K1的計算：

煤樣的瓦斯解吸規(guī)律服從關(guān)系式(3)：

QK1t……(3)

式中：

Q——單位質(zhì)量煤樣從暴露時刻起到t時刻的瓦斯解吸量，cm3／g；

t——煤樣暴露時間，min。

因為Qi是從煤樣暴露t0時刻起的瓦斯解吸累積量，而在t0時刻前煤樣已經(jīng)解吸的瓦斯量為W，有

式(4)成立：

QiK1tiW………………(4)

3

AQ/T1065—2008

式中：

3

W——t0時刻前單位質(zhì)量煤樣的瓦斯解吸損失量，cm／g。

令：

Xiti

于是K1按式(5)、(6)、(7)計算

10__

(QiQ)(XiX)

i1……(5)

K110_

2

(XiX)

i1

_10

…………………(6)

Q(Qi)/10

i1

_10

…………………(7)

X(Xi)/10

i1

6.4.4環(huán)境溫度對K1指標的影響按式(8)進行修正

11(T20)

0.00430.0105……(8)

K1(20)K1P

式中：

31/2

K1(20)——換算成環(huán)境溫度為20℃的鉆屑瓦斯解吸指標K1，單位為cm/g·min；

T——測定K1時的環(huán)境溫度，℃；

P——測定K1指標時的瓦斯吸附平衡壓力，MPa。

6.4.5采用變?nèi)葑儔菏酵咚菇馕鼉x測定，t0＝3min、t1＝2min時刻的瓦斯解吸儀示值即為鉆屑瓦斯解

吸指標△h2，單位為Pa。

7現(xiàn)場測定

7.1測定工藝

7.1.1鉆孔布置

7.1.1.1對煤層平巷、煤層上山、煤層下山、回采工作面進行煤與瓦斯突出危險性預(yù)測或防突措施效

果檢驗時，宜采用干式打眼方式，鉆孔直徑為42mm～89mm，預(yù)測孔深為8m～10m，效果檢驗孔孔深應(yīng)不

大于措施孔孔深。鉆孔布置應(yīng)符合下列要求：

a）煤層上山、煤層下山以及煤層傾角小于25°的煤層平巷掘進工作面，至少應(yīng)布置三個鉆孔。布

置預(yù)測鉆孔時，一個鉆孔布置在巷道中部并沿巷道軸線方向；另外兩個鉆孔分別布置在巷道兩幫，終孔

點應(yīng)位于巷道輪廓線外2m～4m范圍。

b）煤層傾角大于或等于25°的煤層平巷掘進工作面，至少應(yīng)布置三個鉆孔。布置預(yù)測鉆孔時，一

個鉆孔布置在巷道中部并沿巷道軸線方向；其余鉆孔布置在巷道上幫，其中一個鉆孔終孔點應(yīng)位于巷道

輪廓線外2m～4m范圍，另外一個鉆孔終孔點應(yīng)位于巷道輪廓線外5m～6m范圍。

c）煤層傾角大于25°的下山掘進工作面，宜采用定點取樣方式采取煤樣。

d）發(fā)生過底部突出的煤層，應(yīng)在巷道下部至少布置一個鉆孔，鉆孔終孔點應(yīng)位于巷道輪廓線外2m～

4m范圍；煤層傾角大于45°的急傾斜嚴重突出危險煤層，宜在掘進工作面沿煤層傾斜向上增加一個預(yù)

測鉆孔。

e）回采工作面的預(yù)測鉆孔按孔間距10m～15m布置，鉆孔平行工作面推進方向；在工作面兩端離巷

道煤壁5m～10m處開始布置鉆孔，在地質(zhì)構(gòu)造帶應(yīng)根據(jù)實際情況適當加密鉆孔。

f）效果檢驗鉆孔控制范圍應(yīng)和采取的防突措施相適應(yīng)；效果檢驗鉆孔應(yīng)布置在措施孔中間，并在

預(yù)測為有突出危險的鉆孔附近布孔，對巷道還應(yīng)兼顧到控制巷道中部和兩幫。

g）預(yù)測鉆孔和效果檢驗孔宜布置在軟分層中，并盡量使鉆孔在軟分層中鉆進。

7.1.1.2在石門(井巷)揭煤工作面進行煤與瓦斯突出危險性預(yù)測和防突措施效果檢驗時，鉆孔布置應(yīng)

符合下列要求：

a）在巖石段宜采用濕式打鉆，鉆孔孔徑50mm～75mm，見煤后退出鉆桿，先用壓風將孔內(nèi)泥漿吹凈，

4

AQ/T1065—2008

再用干式打鉆直至見到煤層頂板或底板。

b）進行突出危險性預(yù)測時鉆孔數(shù)量應(yīng)根據(jù)斷面大小及煤層厚度、傾角等確定，但不得少于三個。

當石門(井巷)掘進到離煤層法線垂距5m～6m時布置第一輪預(yù)測鉆孔，一個鉆孔位于石門(井巷)中部，

沿工作面前進方向略偏上布置；另兩個鉆孔分別位于左上角和右上角，終孔點應(yīng)位于工作面輪廓線外上

部5m、兩側(cè)3m以外。當?shù)谝惠嗩A(yù)測為無突出危險時，在工作面掘進到離煤層法線垂距3m～4m時布置

第二輪預(yù)測鉆孔，布孔方法與第一輪鉆孔相同，終孔點應(yīng)位于工作面輪廓線外上部3m，兩側(cè)2.5m以外。

當?shù)诙嗩A(yù)測仍然為無突出危險時，在工作面掘進到離煤層法線垂距1.5m～2m（若巖石松軟、破碎或

揭煤點煤層具有嚴重突出危險性時，應(yīng)適當增加法線垂距）時布置第三輪預(yù)測鉆孔，布孔方法與第一輪

相同，終孔點應(yīng)位于工作面輪廓線外2m以外。

c）在石門(井巷)工作面進行防突措施效果檢驗時，若第一輪預(yù)測為有突出危險，應(yīng)按照突出預(yù)測時

的程序分三步進行效果檢驗；在第二輪預(yù)測為有突出危險時，應(yīng)分兩步進行效果檢驗；第三輪預(yù)測為有

突出危險時，只在第三輪進行效果檢驗；效果檢驗孔數(shù)量不得少于四個，分別位于工作面中部、兩側(cè)和

上部，鉆孔控制范圍應(yīng)和采取的防突措施相適應(yīng)，鉆孔應(yīng)盡量布置在與措施孔等距離的位置。

7.1.1.3利用濕式打鉆進行突出危險性預(yù)測和防突措施效果檢驗時，首先應(yīng)對干、濕煤樣的瓦斯解吸

指標進行實驗室和現(xiàn)場試驗，根據(jù)試驗結(jié)果確定干、濕煤樣瓦斯解吸指標的差異，提出修正系數(shù)，確定

濕煤樣瓦斯解吸指標預(yù)測突出的臨界值后方可采用濕式打鉆進行突出危險性預(yù)測和防突措施效果檢驗。

7.1.1.4在煤層中利用濕式打鉆的方式不適用于壓出為主的工作面。

7.1.2測定步驟

7.1.2.1對煤層平巷、煤層上山、煤層下山、回采工作面進行煤與瓦斯突出預(yù)測或防突措施效果檢驗

時，各鉆孔從孔深3m段起，每隔1m或2m取一個煤樣測定鉆屑瓦斯解吸指標K1或△h2；要求各鉆孔取

樣深度錯開，也即：若第一個鉆孔取樣孔深為3m、4m、6m、8m、10m，第二個鉆孔應(yīng)為3m、5m、7m、9m、

10m，第三個鉆孔取樣孔深同第一個鉆孔。

7.1.2.2對石門(井巷)揭煤工作面當鉆孔進入煤層后，各鉆孔每隔1m取一個煤樣測定鉆屑瓦斯解吸指

標K1或△h2。

7.1.2.3當鉆孔鉆進到預(yù)定取樣深度前0.2m～0.3m時，用1mm和3mm分樣篩取樣進行篩分，當采用濕

式打鉆時，應(yīng)依靠水力沖刷對煤樣進行篩分，將篩分后的1mm～3mm粒徑煤樣裝入煤樣杯或煤樣瓶中；

在孔口開始接煤樣的同時啟動秒表，直至開始啟動瓦斯解吸儀測量的時間間隔t0，t0應(yīng)滿足瓦斯解吸儀

給定的要求，測定K1指標的要求t0≤2min，測定△h2指標的要求t0＝3min。

7.1.2.4在鉆孔鉆進到離預(yù)定取樣深度小于0.5m至接取煤樣結(jié)束前不允許停止鉆進，否則該煤樣應(yīng)作

廢。打鉆過程中，應(yīng)保持鉆進速度穩(wěn)定，鉆進速度保持1m/min左右；同時保持鉆進方位、傾角一致，

平穩(wěn)鉆進，以免孔壁煤樣混入。

7.1.2.5鉆屑瓦斯解吸指標K1的測定：

a）將篩分好的粒徑為1mm～3mm煤樣裝入瓦斯解吸儀的煤樣杯口齊平位置；

b）將已裝煤樣的煤樣杯置于煤樣罐中，蓋好煤樣罐蓋，轉(zhuǎn)動閥門使煤樣與大氣連通；

c）秒表計時到時間t0，轉(zhuǎn)動閥門使煤樣罐與測量系統(tǒng)接通、與大氣隔絕，啟動儀器；5min后按儀

31/2

器提示輸入鉆孔長度L、時間t0。儀器屏幕顯示則為K1。單位為cm/g·min。

7.1.2.6鉆屑瓦斯解吸指標△h2的測定：

a）將篩分好的粒徑為1mm～3mm煤樣裝入瓦斯解吸儀的煤樣瓶刻度線齊平位置；

b）將已裝煤樣的煤樣瓶迅速裝入瓦斯解吸儀測量室，擰緊測量室上蓋，然后打開三通閥，使解吸

測量室與大氣、水柱計均溝通,同時打開單通旋塞，使儀器室處于暴露狀態(tài)，同時觀察秒表讀數(shù)；

c）秒表計時到3min時轉(zhuǎn)動三通閥，使煤樣瓶與測量系統(tǒng)接通，與大氣隔絕，秒表計時到5min時

刻瓦斯解吸儀的示值即為△h2，單位為Pa。

7.2結(jié)果表述

7.2.1鉆屑瓦斯解吸指標K1的計算公式按6.4.2、6.4.3、6.4.4的規(guī)定進行，煤樣暴露時間按式(9)

計算：

tit00.1L0.5i………………(9)

式中：

L——取樣時的鉆孔深度，m。

7.2.2當采用水力排渣或風力排渣等其它鉆進工藝時，應(yīng)根據(jù)排粉速率對t0進行修正。

5

AQ/T1065—2008

附錄A

（規(guī)范性附錄）

瓦斯解吸儀的使用條件

A.1瓦斯解吸儀應(yīng)符合下列規(guī)定：

a）瓦斯解吸儀應(yīng)經(jīng)法定檢驗部門檢驗合格后方可使用；

b）正常使用時，檢驗合格的有效期為一年；

c）對影響瓦斯解吸儀準確度的元部件進行維修、更換后，應(yīng)重新進行校檢；

d）正常使用時，瓦斯解吸儀應(yīng)每半年進行一次準確度自檢；

e）瓦斯解吸儀進行維修后，應(yīng)進行一次準確度自檢；

f）使用中發(fā)現(xiàn)儀器準確度有問題時，應(yīng)及時進行準確度校檢。

A.2使用瓦斯解吸儀應(yīng)符合下列規(guī)定：

a）每次使用儀器前應(yīng)進行氣密性檢查；

b）電子儀器在使用過程中發(fā)現(xiàn)有欠壓、數(shù)據(jù)顯示不規(guī)則、功能不正常等現(xiàn)象時，應(yīng)立即停止使用，

并將儀器在不正常狀態(tài)下測定的數(shù)據(jù)全部作廢；

c）使用變?nèi)葑儔菏酵咚菇馕鼉x時，管內(nèi)水柱應(yīng)使用蒸餾水，在實驗室使用時應(yīng)每半年更換一次蒸

餾水，在現(xiàn)場使用時應(yīng)每月更換一次蒸餾水。當水柱計兩端接通大氣時，兩端水柱面均應(yīng)與零刻度齊平，

誤差為±10Pa；

d）當煤樣瓦斯成分中含有5％以上的CO2等易溶于水的氣體時，不應(yīng)采用變?nèi)葑儔菏酵咚菇馕鼉x測

定鉆屑瓦斯解吸指標。

6

AQ/T1065—2008

目次

前言......................................................................................................................................................................II

1范圍..................................................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件..............................................................................................................................................1

3定義..................................................................................................................................................................1

4測定原理..........................................................................................................................................................1

5測定儀器..........................................................................................................................................................1

5.1實驗室測定儀器、設(shè)備..........................................................................................................................1

5.2現(xiàn)場測定儀器、設(shè)備..............................................................................................................................2

6實驗室測定......................................................................................................................................................2

6.1采樣和制樣..............................................................................................................................................2

6.2測定前的準備工作..................................................................................................................................2

6.3測定步驟..................................................................................................................................................3

6.4結(jié)果表述..................................................................................................................................................3

7現(xiàn)場測定..........................................................................................................................................................4

7.1測定工藝..................................................................................................................................................4

7.2結(jié)果表述..................................................................................................................................................5

附錄A（規(guī)范性附錄）瓦斯解吸儀的使用條件........................................................................................6

I

AQ/T1065—2008

鉆屑瓦斯解吸指標測定方法

1范圍

本標準規(guī)定了鉆屑瓦斯解吸指標的測定原理、測定儀器、測定步驟和結(jié)果表述。

本標準適用于實驗室和現(xiàn)場測定鉆屑瓦斯解吸指標K1和△h2。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的

修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究

是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。

GB／T212煤的工業(yè)分析方法

MT38煤和巖石物理力學性質(zhì)測定的采樣一般規(guī)定

3定義

本標準采用下列定義。

3.1

鉆屑瓦斯解吸指標K1gasdesorptionindex（K1）ofdrillcuttings

預(yù)測煤層突出危險性的鉆屑瓦斯解吸指標之一。綜合反映煤層瓦斯含量及卸壓初期瓦斯解吸速度的

大小，用特定儀器測定鉆屑試樣在卸壓初期一段時間（5min）瓦斯解吸曲線的斜率表示，單位為

cm3/g·min1/2。

3.2

鉆屑瓦斯解吸指標△h2gasdesorptionindex（△h2）ofdrillcuttings

預(yù)測煤層突出危險性的鉆屑瓦斯解吸指標之一。綜合反映煤層的瓦斯含量及卸壓初期瓦斯解吸速度

的大小，用特定儀器測定鉆屑試樣在卸壓初期一段時間（2min）瓦斯解吸而產(chǎn)生的壓力差表示，單位為

Pa。

4測定原理

將含瓦斯煤樣瞬間暴露于大氣中或類似于大氣環(huán)境條件的儀器中，根據(jù)等容或變?nèi)葑儔航馕頊y

定煤樣在不同時間段的瓦斯解吸量或不同時刻的瓦斯解吸速度，然后根據(jù)測定數(shù)據(jù)與煤樣暴露時間的關(guān)

系進行相應(yīng)的數(shù)學處理，得出鉆屑瓦斯解吸指標。

5測定儀器

5.1實驗室測定儀器、設(shè)備

a）按圖1所示實驗系統(tǒng)測定鉆屑瓦斯解吸指標；

1

AQ/T1065—2008

1—高壓甲烷瓶；2—減壓閥；3、6、7—高壓三通閥；4—壓力表；5—煤樣罐；8—瓦斯解吸儀；9—真空泵；10—煤樣

杯；a、b、c—三通閥的三個通路

圖1測定鉆屑瓦斯解吸指標實驗系統(tǒng)示意圖

b）采用等容或變?nèi)葑儔航馕淼碾娮踊蛭锢頊y量儀器，簡稱瓦斯解吸儀。等容式瓦斯解吸儀（測

定K1）壓力范圍0kPa～10kPa，誤差±2％；變?nèi)葑儔菏酵咚菇馕鼉x（測定△h2）壓力范圍0kPa～3kPa，

誤差±2％。瓦斯解吸儀還應(yīng)符合附錄A的使用條件；

c）真空泵，流量為1000cm3／s，極限真空不大于0.1Pa；

d）閥門，公稱壓力應(yīng)不小于16MPa；

e）煤樣罐容積300cm3，煤樣杯容積8.6cm3(壁厚應(yīng)不超過2mm)，連接管路空間容積30cm3，容積誤

差應(yīng)不超過±5％；

f）煤樣罐應(yīng)能承受6MPa的氣體壓力，承受4MPa氣體壓力時，在煤樣罐中不盛裝試驗樣品的情況

下，30h內(nèi)壓力下降應(yīng)小于1％；

g）壓力表量程6MPa，準確度0.4級；

h）試驗氣體甲烷，濃度不小于99．9％；

i）天平，感量0.1g。

5.2現(xiàn)場測定儀器、設(shè)備

a）瓦斯解吸儀，同5.1要求；

b）采用等容式瓦斯解吸儀時，需要與之配套的煤樣罐、煤樣杯；采用變?nèi)葑儔菏酵咚菇馕鼉x時，

需要與之配套的煤樣杯；

c）分樣篩，孔徑1mm、3mm；

d）秒表；

e）采用等容式瓦斯解吸儀時，需要煤樣罐與瓦斯解吸儀連接的硅膠管，硅膠管外徑10mm，內(nèi)徑4mm，

長30cm。

6實驗室測定

6.1采樣和制樣

a）采樣方法按MT38的有關(guān)規(guī)定進行；

b）制取試驗煤樣質(zhì)量20g，粒徑1mm～3mm。

6.2測定前的準備工作

6.2.1系統(tǒng)各部件組裝后，要嚴格檢查系統(tǒng)氣密性，旋轉(zhuǎn)閥3—a通減壓閥，閥3—b通煤樣罐，閥3

—c通閥6，閥7—a通閥6，閥7—b關(guān)閉，閥7—c關(guān)閉，閥6—a通閥3，閥6—b通閥7，閥6—c關(guān)

閉。緩慢打開閥2，充入1.5MPa壓力的氣體后立刻關(guān)閉閥門2，放置12h，壓力表讀數(shù)下降小于0.1MPa

2

AQ/T1065—2008

合格。

6.2.2儀器檢修后應(yīng)重新檢查系統(tǒng)氣密性。

6.3測定步驟

6.3.1將盛裝5g～10g煤樣的煤樣杯置于煤樣罐中，蓋嚴煤樣罐蓋后關(guān)閉閥3—a，使閥6—a與6—b

連通，閥7—a通大氣，啟動真空泵，旋轉(zhuǎn)閥7—a通真空泵，緩慢打開閥3—b、3—c對煤樣脫氣。脫

氣2h后關(guān)閉閥3—c、旋轉(zhuǎn)閥7—a通大氣，停真空泵。

6.3.2緩慢打開閥2，待連接管路中充入一定量氣體后立即關(guān)閉閥2，再緩慢打開閥3—a給煤樣罐充

氣，直至壓力表4讀數(shù)約為預(yù)定吸附壓力值的110％時關(guān)閉閥3—a。若一次充氣達不到預(yù)定吸附壓力值，

則重復(fù)開啟閥2、3—a充氣，直至壓力值達到預(yù)定值為止。注意閥2和閥3—a不允許同時打開。

6.3.3待煤樣吸附氣體24h后記錄壓力表4讀數(shù)作為煤樣的吸附平衡壓力P，確認閥6—a與6—b連

通、閥7—a通大氣后準備好瓦斯解吸儀，打開閥3—c的同時啟動秒表記錄時間。當秒表計時到預(yù)定時

間t0，轉(zhuǎn)動閥6使閥6—a與瓦斯解吸儀連通，同時啟動瓦斯解吸儀，每間隔t1時間讀一次數(shù)，總讀數(shù)

時間為t2。測定K1指標時，t0=1min，t1＝0.5min，t2＝5min；測定△h2指標時，t0＝3min，t1＝2min，

t2＝2min。

6.3.4研究煤樣干燥無灰基的瓦斯解吸指標時，應(yīng)對煤樣進行水分、灰分含量測定，測定方法按GB/T

212的有關(guān)規(guī)定進行。

6.3.5研究煤樣天然水分含量對瓦斯吸附和解吸特性的影響時，在制樣前應(yīng)對煤樣增加適量水分，并

測定處理后煤樣的水分含量，然后再進行鉆屑瓦斯解吸試驗。

6.3.6模擬研究煤礦井下濕式打鉆的鉆屑瓦斯解吸指標變化情況時，應(yīng)按6.3.1、6.3.2的規(guī)定對煤樣

進行脫氣和吸附。待吸附24h后記錄壓力表4讀數(shù)作為吸附平衡壓力P，將閥6—a與6—b連通、閥7

—a通大氣，在打開閥3—c的同時啟動秒表記錄時間，待煤樣罐中高壓氣放完后迅速打開煤樣罐取出

煤樣杯浸沒于水中1min，測定K1指標時，t0=3min，其它測試工藝同6.3.3。

6.3.7記錄實驗室解吸測定時的環(huán)境溫度T。

6.4結(jié)果表述

6.4.1當采用等容瓦斯解吸儀或變?nèi)葑儔和咚菇馕鼉x測定時，儀器讀數(shù)為壓力值，需要根據(jù)儀器提供

的系數(shù)將壓力值換算成解吸量，換算公式為：

Q(aPb)/G

ii…………(1)

i1，2，3，......10

式中：

3

Qi——對應(yīng)第i個讀數(shù)的單位質(zhì)量煤樣瓦斯解吸量，cm／g；

a，b——儀器提供的換算系數(shù)；

Pi——第i個壓力值讀數(shù)，Pa；

G——煤樣質(zhì)量，g。

6.4.2煤樣暴露時間ti按式(2)計算：

tit00.5i………………(2)

式中：

ti——煤樣自放氣開始至測量第i個數(shù)據(jù)時的暴露時間，min；

t0——煤樣自放氣開始至啟動瓦斯解吸儀時的暴露時間，min。

6.4.3鉆屑瓦斯解吸指標K1的計算：

煤樣的瓦斯解吸規(guī)律服從關(guān)系式(3)：

QK1t……(3)

式中：

Q——單位質(zhì)量煤樣從暴露時刻起到t時刻的瓦斯解吸量，cm3／g；

t——煤樣暴露時間，min。

因為Qi是從煤樣暴露t0時刻起的瓦斯解吸累積量，而在t0時刻前煤樣已經(jīng)解吸的瓦斯量為W，有

式(4)成立：

QiK1tiW………………(4)

3

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式中：

3

W——t0時刻前單位質(zhì)量煤樣的瓦斯解吸損失量，cm／g。

令：

Xiti

于是K1按式(5)、(6)、(7)計算

10__

(QiQ)(XiX)

i1……(5)

K110_

2

(XiX)

i1

_10

…………………(6)

Q(Qi)/10

i1

_10

…………………(7)

X(Xi)/10

i1

6.4.4環(huán)境溫度對K1指標的影響按式(8)進行修正

11(T20)

0.00430.0105……(8)

K1(20)K1P

式中：

31/2

K1(20)——換算成環(huán)境溫度為20℃的鉆屑瓦斯解吸指標K1，單位為cm/g·min；

T——測定K1時的環(huán)境溫度，℃；

P——測定K1指標時的瓦斯吸附平衡壓力，MPa。

6.4.5采用變?nèi)葑儔菏酵咚菇馕鼉x測定，t0＝3min、t1＝2min時刻的瓦斯解吸儀示值即為鉆屑瓦斯解

吸指標△h2，單位為Pa。

7現(xiàn)場測定

7.1測定工藝

7.1.1鉆孔布置

7.1.1.1對煤層平巷、煤層上山、煤層下山、回采工作面進行煤與瓦斯突出危險性預(yù)測或防突措施效

果檢驗時，宜采用干式打眼方式，鉆孔直徑為42mm～89mm，預(yù)測孔深為8m～10m，效果檢驗孔孔深應(yīng)不

大于措施孔孔深。鉆孔布置應(yīng)符合下列要求：

a）煤層上山、煤層下山以及煤層傾角小于25°的煤層平巷掘進工作面，至少應(yīng)布置三個鉆孔。布

置預(yù)測鉆孔時，一個鉆孔布置在巷道中部并沿巷道軸線方向；另外兩個鉆孔分別布置在巷道兩幫，終孔

點應(yīng)位于巷道輪廓線外2m～4m范圍。

b）煤層傾角大于或等于25°的煤層平巷掘進工作面，至少應(yīng)布置三個鉆孔。布置預(yù)測鉆孔時，一

個鉆孔布置在巷道中部并沿巷道軸線方向；其余鉆孔布置在巷道上幫，其中一個鉆孔終孔點應(yīng)位于巷道

輪廓線外2m～4m范圍，另外一個鉆孔終孔點應(yīng)位于巷道輪廓線外5m～6m范圍。

c）煤層傾角大于25°的下山掘進工作面，宜采用定點取樣方式采取煤樣。

d）發(fā)生過底部突出的煤層，應(yīng)在巷道下部至少布置一個鉆孔，鉆孔終孔點應(yīng)位于巷道輪廓線外2m～

4m范圍；煤層傾角大于45°的急傾斜嚴重突出危險煤層，宜在掘進工作面沿煤層傾斜向上增加一個預(yù)

測鉆孔。

e）回采工作面的預(yù)測鉆孔按孔間距10m～15m布置，鉆孔平行工作面推進方向；在工作面兩端離巷

道煤壁5m～10m處開始布置鉆孔，在地質(zhì)構(gòu)造帶應(yīng)根據(jù)實際情況適當加密鉆孔。

f）效果檢驗鉆孔控制范圍應(yīng)和采取的防突措施相適應(yīng)；效果檢驗鉆孔應(yīng)布置在措施孔中間，并在

預(yù)測為有突出危險的鉆孔附近布孔，對巷道還應(yīng)兼顧到控制巷道中部和兩幫。

g）預(yù)測鉆孔和效果檢驗孔宜布置在軟分層中，并盡量使鉆孔在軟分層中鉆進。

7.1.1.2在石門(井巷)揭煤工作面進行煤與瓦斯突出危險性預(yù)測和防突措施效果檢驗時，鉆孔布置應(yīng)

符合下列要求：

a）在巖石段宜采用濕式打鉆，鉆孔孔徑50mm～75mm，見煤后退出鉆桿，先用壓風將孔內(nèi)泥漿吹凈，

4

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再用干式打鉆直至見到煤層頂板或底板。

b）進行突出危險性預(yù)測時鉆孔數(shù)量應(yīng)根據(jù)斷面大小及煤層厚度、傾角等確定，但不得少于三個。

當石門(井巷)掘進到離煤層法線垂距