突出预测预报参数测定试验指导书

1、矿井瓦斯防治及矿井通风瓦斯方面实验突出预测预报参数测定实验一、实验目的1.掌握瓦斯放散初速度的测定原理、方法及仪器使用方法；2.掌握煤的坚固性系数测定方法；3.掌握钻屑瓦斯解吸指标的测定原理、方法及仪器使用方法；二、实验原理1. 在煤与瓦斯突出发生、发展过程中，就煤质自身而言，人们公认的观点只有两个因素： 一是煤的强度。强度越大越不容易破坏，对突出发展的阻力就越大，突出的危险性就越小；相反，煤的强度越小越易破坏，其阻力就越小，破碎所需的能量就越小，突出危险性也就越大。二是煤的放散瓦斯能力，在突出的最初一段时间内煤中所含的瓦斯放散出的越多，在突出过程中就容易形成携带煤体运动的瓦斯流，其突出危险性

2、也就越大；相反如煤中含有大量瓦斯，但在短时间内放出的量很小，那么这种煤虽含有大量瓦斯，但不易形成瓦斯流，其突出危险性就越小。煤的放散初速度P是指1个大气压下吸附后用mmHg表示的4560s的瓦斯放散量与010s内的放散量的差值。2. 坚固性系数测定采用落锤法，根据煤样经过重锤多次捣碎后的破坏程度确定值的大小。该测定方法是建立在脆性材料破碎遵循面积力能说的基础上的。该学说认为破碎所消耗的功（A）与破碎物料所增加的面积的n次方成正比，即，（n一般为1）。以单位重量物料所增加的表面积而论，表面积与颗粒直径D成反比： （1）设和分别表示物料破碎前后的平均尺度，则面积就可用下式表示： （2） （3）式中

3、：K为比例常数，与物料强度（坚固性）有关。从上式可知，当破碎功A与破碎前物料平均直径为一定值时，破碎后物料平均直径越小，K值越小，物料的坚固性越低，反之亦然。这样物料的坚固性可以用破碎情况来表达。3. 钻屑瓦斯解吸指标。在井下石门揭煤和采掘工作面打钻，测定煤钻屑瓦斯解吸指标h2、K1值，以确定工作面煤与瓦斯突出危险性。该仪器的原理为：在井下不对煤样进行人为脱气和充气的条件下利用煤钻屑中残存瓦斯压力（瓦斯含量），向一密闭的空间释放(解吸)瓦斯，用该空间体积和压力（以水柱计压差表示）变化来表征煤样解吸出的瓦斯量。三、实验仪器及方法实验用到的仪器设备包括：MWYZ-H型瓦斯压力测定仪、DGC型瓦斯含

4、量测定装置及HCA型高压容量法吸附参数测定装置。1.瓦斯放散初速度测定仪器及使用方法实验仪器为WT-1型瓦斯放散初速度测定仪，是老式瓦斯扩散速度测定仪的更新换代产品，主要用于主要用于煤与瓦斯突出危险性预测中测定煤质指标-瓦斯放散初速度P。仪器使用方法及测试步骤如下：（1）在井下采集新鲜暴露面的煤样，并按照煤层破坏类型分层采样，每一煤样重500g。煤样粉碎混合后，将粒度复合标准（烟煤粒度为0.25-0.5mm，无烟煤为2-3mm）的煤样仔细均匀混合后，称出煤样，每份重3.5g；潮湿煤样要自然晾干，除掉煤的外在水分。（2）旋下仪器的煤样瓶下部的紧固螺栓，将煤样装入。为防止脱气和充气时的煤尘飞入仪器

5、内部，必须在煤样上盖好一层脱脂棉。装上煤样后先用手扶正，再旋紧紧固螺栓。（3）开始测试时首先打开计算机电源，启动后再打开仪器电源与真空泵电源；（4）执行WT-1监控系统软件；（5）选择煤样图标。仪器面板上的煤样瓶和界面中的图标是一一对应的，单击图标可选择或放弃该煤样实验。（6）如进行瓦斯放散速度测试，选择菜单项“放散速度”；如为扩散速度，选择菜单项“扩散速度”。然后设置每个测试煤样的名称和保存路径。（7）依次对每个煤样进行一次死空间脱气和向死空间放气的过程，同时动态的显示煤样的扩散速度曲线，自动保存测试结果。（8）实验结束，首先关闭仪器电源，然后一步步关闭计算机，切断真空泵电源。2. 坚固性系

6、数测定装置及使用方法实验装置如图所示，计量筒如图14-2，分筛（孔径20mm、30mm和0.5mm各一个），天平（最大称量1000克，感量0.5克），小锤、漏斗、容器。（1）沿新暴露的煤层厚度的上、中、下部各采取块度为100mm左右的煤样两块，在地面打钻取样时，应沿煤层厚度的上、中、下部各采取块度为100mm的煤芯两块。煤样采出后应入时用纸包上并浸蜡封固（或用塑料袋包严），以防风化。煤样要附有标签，注明采样地点、层位、时间等在煤样携带、运送过程中应注意不得摔碰。把煤样用小锤破制成2030mm的小块，用孔径为20mm和30mm的筛子筛选。称取制备好的试样50g为一份，每一份为一组，共称取五组。（

7、2）将玻璃筒放置在水泥地板或20mm厚的铁板上，放入试样一份，将2.4kg重锤提高至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。（3）把每组（5份）捣碎后的试样一起倒入孔径为0.5mm的分样筛中筛分，筛到不再漏下煤粉为止。（4）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值h（即粉末在计量筒内实际测量高度，mm）。当h30mm时，冲击次数n即可定为3次，按以上步骤断续进行其它各组的测定。当h30mm时，第一组试样作废，每份试样冲击次数n改为5次，按以上步骤进行冲击、筛分和测量，

8、仍以每5份作一组，测定粉末高度h（5）坚固性系数的计算坚固性系数按下式计算： f=20n/h 式中：f为坚固性系数；n为每份试样冲击次数，次；h为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），以算术平均值，计算结果取一位小数。（6）软煤坚固性系数的确定如果取得的煤样粒度达不到测定f值所要求的粒度(2030mm)，可采取粒度为13mm的煤样按上述要求进行测定，并按下式进行度算：当f1-3 >0.25时，f=1.57 f1-3一0.14当f1-3 0.25时，f= f1-3 式中： f1-3 为粒度为1-3mm时煤样的坚固性系数。图1 坚固性测定装置示意图3. 钻屑瓦斯解吸指

9、标测定装置及使用方法实验装置为MD-2型煤钻屑瓦斯解吸仪，其主体为一整块有机玻璃加工而成。由水柱计、解吸室、煤样瓶和二通旋塞、两通旋塞等组成。仪器配备有孔径1 mm和3mm分样筛一套，秒表一块，煤样瓶8只。1. 测定前的必要准备。给水柱计注水，并将两侧液面调整至零刻度线；检查仪器的密封性能，一旦密封失败，需更换新的“O”型密封圈；准备好配套装备，如秒表、分样筛等。2. 煤钻屑采样。石门揭煤工作面打钻时，每打1m煤孔应采煤钻屑样1个，在钻孔进入到预定采样深度时，启动秒表开始计时，当钻屑排出孔口时，用筛子在孔口收集煤钻屑。经筛分后，取粒度13mm（1mm筛上品，3mm筛下品）煤样装入煤样瓶3中，煤

10、样应装至煤样瓶标志线位置（相当于煤样重量10g）。采掘工作面打钻时，每2米钻孔采煤钻屑样1个。采样方法和要求与石门揭煤工作面相同。3. 测定操作步骤首先打开两通旋塞，然后将已采煤样的煤样瓶迅速放入解吸室2中，拧紧解吸室上盖，打开三通旋塞4，使解吸室与水柱计1和大气均连通，煤样处于暴露状态：当煤样暴露时间为3min时，迅速逆时针方向旋转三通旋塞捏手，使解吸室与大气隔绝，仅与水柱计连通，开始进行解吸测定，并重新开始计时。每隔lmin记录下解吸仪水柱计压差，连续测定10min。4. 钻屑解吸指标确定（1）钻屑解吸指标h2钻屑解吸指标为测定开始后第2min末解吸仪水柱计压差读数，该指标无需计算，直接从解吸仪水柱计上读取。（2）解吸指标K1值解吸指标Kl值为煤样自煤体脱落暴露后，第1min内每克煤样的累积瓦斯解吸量，按下式计算：K1=（Q+W1）/3 （4）式中：Q为煤样解吸测定开始后，t min时解吸仪实测每克煤样的累积瓦斯解吸量，ml/g：对MD-2型解吸仪Q由下式计算：Q=0.0821h/10 （5）式中：0.0821解吸仪结构常数，mlmm水柱；10为煤样重量，g；t为解吸测定时间，min；W1为解吸测定开始前，煤样在暴露时间内损失瓦斯量，ml/g；3为煤样暴露时间，min。测定后首先按公式（2）将水柱计读数换算为