石壕煤矿南风井回风巷瓦斯压力测定技术方案

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企业石壕煤矿

河南大有能源股份有限企业瓦斯研究所

10月

目录

I测试目的......................................................

2测试内容......................................................

3测试措施......................................................

4测试方案......................................................

4.1瓦斯压力测试方案........................................

4.1.1测试地点..........................................

4.1.2测试规范和规定....................................

4.1.3封孔环节..........................................

4.1.4封孔示意图........................................

4.1.5观测规定..........................................

4.2瓦斯含量测定............................................

4.2.1测试地点..........................................

4.2.2测试规范..........................................

4.2.3测定环节..........................................

4.2.4根据解吸法直接测定煤层瓦斯含量...................

4.2.5根据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..........................................

4.3.2吸附常数a、b值日勺测定............................

4.4放散初速度4P、f值和工业分析测定......................

4.4.1测试地点..........................................

4.4.2放散初速度AP、f值和工业分析测定................

5设备材料明细..................................................

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,根据石壕煤矿提供日勺资料，估计再掘进约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7〜12°,过

煤层段巷道长度约45米。

为了精确掌握煤层瓦斯基础参数，实现安全揭开煤层，需要测定

二।煤层瓦斯基础参数。

根据《义煤集团企业瓦斯基础参数测定管理规定》的规定，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

结实性系数、吸附常数、工业分析等)是矿井实现安全管理的客观规

定。精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根据。

2测试内容

在井筒揭煤工•作而测试二I煤层和二2煤层如下瓦斯基础参数：

(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4P；

(4)煤H勺结实性系数f；

（5）煤日勺吸附常数a,b值;

（6）工业分析等数据。

3测试措施

（1）现场测试措施

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）试验室试验措施

试验内容包括：①煤样H勺工业分析；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AP、煤口勺结实

性系数fo

（3）综合分析计算措施

计算分析内容：①运用朗格缪尔公式，采用瓦斯含量反算瓦斯压

力，验证测试精确度；②运用朗格缪尔公式，采用瓦斯压力反算瓦斯

含量，验证测试精确度。

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।煤层。

4.1.2测试规范和规定

运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措施》

(AQ/T1047-)o注意事项如下:

①根据井筒揭煤工作面日勺实际状况，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；

②参与施工人员不得少于5人，配置专职机电工；

③钻机安装规定稳当可靠，保证施工过程中钻场不移动，施工

地点配齐泗水降尘装置，保持风路畅通；

④施工过程中出现煤层赋存状况与设计不符时，可更改钻孔施

工方向，但穿层钻孔规定施工到见煤且穿过2m以上为止(防止塌

孔)。

4.1.3封孔环节

(1)准备工作

①将钻孔内煤屑吹洁净，保证钻孔内清洁、畅通；

②测压管里段1〜2m范围内打某些不对称的小孔，用于防止气管

堵塞；

③调配好水、水泥、速凝剂和膨胀剂H勺混合浆液。

(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，并使之插究竟；

②调整测压钢管长度，预留合适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24h后连接测压表等。

4.1.4封孔示意图

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图1下行孔注浆封孔测压示意图

1一压力表；2—表接头；3—固定测压管材料；4—水泥砂浆；

4.1.5观测规定

装上测压表后一种星期，每天安排专人观测一次瓦斯压力，并做

好详细记录；随即可2〜3d观测一次，直至压力变化不不小于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措施》（GB/T23250—）。

4.2.3测定环节

（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H勺针头与否畅

通、针头与连接胶管的连接与否紧密、并准备好1〜2个备用针头；

检查量管与否完好、读数与否清晰可见：

②准备煤样罐：检查煤样罐的密封胶圈和胶垫与否完好，对煤样

罐的密封性能进行气密性测试，确认气密性好的状况下，把一种备用

针头先插在煤样罐罐盖上；

③准备其他必用工具：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日勺，理解好测

定地点的地质状况，煤层赋存状况，钻机、钻杆与否到位；安排好测

定打钻的人员,测定所需日勺风、水、电等。

（2）井下测定环节

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

解吸仪器放置在一种离测定地点近、不轻易被碰到W、J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确实定，一般状况下深度规定打钻至原始

煤体；

③当打钻到预定深度时开始用煤样罐接取煤粉，接取煤粉的同步

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口勺备用穿刺针头，将解吸仪器上的穿刺

针头插穿罐盖中心的胶垫开始解吸，同步启动秒表记录解吸时间，前

10min每1min读一次数据，后20min每2min读一次数据，井下解

吸时间为30mine

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然后整顿测定仪器，倒掉瓦斯含量解吸仪器中的水，盖好解吸

仪的箱盖，整顿好所有测定用到的工具。

(3)升井后地面解吸

①首先检杳所取煤样的气密性，将煤样罐沉入一盆清水中，观测

与否有气泡冒出，假如煤样罐有气泡冒出，阐明取样失败，需重新取

样。

②假如煤样罐气密性良好，用瓦斯解吸仪继续解吸。地面解吸时

间不得少于8h,并记录最终解吸成果。

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，运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措施》(GB/T23250—K另

一方面运用试验室试验措施，测定煤样罐中煤日勺残存瓦斯含量，按照

解吸量、损失量、残存量日勺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措施》(GB/T

23250—)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值和工业分析成果，运用

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］煤层)测定钻孔过程中,

运用风排钻屑取一种重2kgH勺煤样送回试验室测定二］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措施》（MT/T752-1997）口勺规定，测

定煤收I吸附常数a、b值。

4.4放散初速度ap、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।煤层）测定钻孔过程中，

运用风排钻屑取一种重2kg的煤样送回试验室测定二］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aP、f值和工业分析测定

根据《煤的瓦斯放散初速度指标（4P）测定措施（AQ1080—）》

测定放散初速度4P;根据《煤日勺结实性系数测定措施》（MT49—87）

测定煤日勺结实性系数f值；根据《煤W、J工业分析措施》（GB/T212—）

对煤样进行工业分析。

5设备材料明细

设备材料明细如附协示。

附表:

材料明细一览表

序设备、仪表（材料）

型号/规格单位数量备注

号名称

1测压钢管①4分2m/根50根两端车丝（参照区一）

2毛巾条10封孔用

3测压钢管接头①4分个5()连接测压管

4聚氨酯黑、白