安全工程專業(yè)實驗教程84鉆孔瓦斯涌出初速度的測定

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鉆孔瓦斯涌出初速度的測定一、實驗目的

通過實驗，正確掌握煤礦井下工作面突出危險性預測和防突措施效果檢驗時測定鉆孔瓦斯涌出初速度的測定方法，能夠獨立設計完成井下鉆孔瓦斯涌出初速度工作。二、儀器設備1、測定裝置〔1〕測量室管：長度有0.5m和1.0m兩種規(guī)格?！?〕封孔器：壓氣密封系統(tǒng)的工作壓力不小于0.2MPa，并且在停止充氣后每分鐘的壓力降低值不得超過0.02MPa。應保證封孔段的長度不小于150mm。〔3〕導氣管：當瓦斯流量為5L/min時，導氣管內(nèi)孔的總阻力不大于300Pa?！?〕壓力表：量程為0～0.6MPa，準確度應優(yōu)于2.5級。2、流量計量程應包括1～30L/min的流量范圍，準確度應優(yōu)于2.5級。流量計應符合相應的國家計量檢定規(guī)程的規(guī)定。二、儀器設備3、常用工具秒表，地質(zhì)羅盤，皮卷尺〔規(guī)格：5m〕，扳手〔規(guī)格：200mm〕，管鉗〔規(guī)格：300mm〕，鋼絲鉗。測定裝置如圖8-5所示。圖8-5鉆孔瓦斯涌出初速度測定儀器三、實驗原理用電煤鉆或風煤鉆帶動螺旋鉆桿，在煤層中鉆進φ42mm鉆孔，每鉆進1m或鉆進到預定深度，退出鉆桿，送入封孔器，用打氣筒充氣封孔，然后用流量計測定打鉆結束后2min時規(guī)定長度鉆孔的瓦斯流量。在煤層中按規(guī)定的技術要求施工鉆孔，在到達預定深度，2min時，在規(guī)定長度鉆孔內(nèi)涌出的瓦斯流量。用符號qm或q表示，其單位為L/min或L/m·min。三、實驗原理1、煤礦井下現(xiàn)場試驗地點選擇原那么〔1〕煤巷掘進工作面用鉆孔瓦斯涌出初速度法進行突出危險性預測或防突措施效果檢驗時，應在掘進工作面煤層的軟分層中靠近巷道兩幫，至少各打一個平行于巷道掘進方向、直徑42mm、深度為3.5m的鉆孔(見圖2)。當煤層有兩個或兩個以上軟分層時，鉆孔應打在最厚的軟分層中。1-煤層巷道；2-鉆孔；3-封孔器；4-導氣管；5-測量室圖8-6用鉆孔瓦斯涌出初速度法進行預測或檢驗的鉆孔布置平面圖三、實驗原理

用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量進行突出危險性預測或防突措施效果檢驗時，其鉆孔布置為：在傾斜或急傾斜煤層掘進工作面至少打2個、緩傾斜煤層掘進工作面至少打3個直徑為42mm的鉆孔，其中只值指標法的鉆孔深度為5.5～6.5m，其他方法的鉆孔深度不得大于9m。鉆孔應布置在煤層軟分層中，一個鉆孔位于工作面中部，并平行于掘進方向，其他鉆孔的終孔點應位于巷道輪廓線外2～4m處(見圖3)。當煤層有兩個或兩個以上軟分層時，鉆孔應布置在最厚的軟分層中。1-巷道；2-鉆孔圖8-7用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量進行預測或檢驗的鉆孔布置平面圖三、實驗原理〔2〕回采工作面。在回采工作面運輸平巷以上10m、回風平巷以下15m，沿工作面每隔10～15m布置一個垂直于工作面煤壁的鉆孔，孔深根據(jù)工作面條件確定，但不得小于3.5m(見圖4)?！?〕對各類工作面進行防突措施效果檢驗時，其鉆孔布置除應滿足上述要求外，還應將檢驗孔打在兩個防突措施鉆孔的中間。1-運輸平巷；2-回風干巷；3-鉆孔圖8-8回采工作面鉆孔布置平面圖三、實驗原理2、鉆孔瓦斯涌出初速度測定鉆孔施工〔1〕儀器的準備。用鉆孔瓦斯涌出初速度法進行突出危險性預測或防突措施效果檢驗時，應選用測量室管長度為0.5m的測定裝置；用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量進行突出危險性預測或防突措施效果檢驗時，應選用測量室管長度為1.0m的測定裝置。按鉆孔深度要求將測定裝置的封孔器、導氣管、測量室管等與各輔助部件連接好，檢查是否氣密?！?〕打孔。按上述有關要求布置鉆孔，在每段鉆孔鉆進前應在鉆桿上標識出預定的打鉆深度。鉆進時應防止鉆桿擺動，鉆進速度應控制在0.5～1m/min。三、實驗原理〔3〕封孔。鉆孔鉆進至預定深度，立即用秒表計時，迅速拔出鉆桿，把封孔器送入孔底，并用打氣筒進行充氣。全部操作應在規(guī)定的時間內(nèi)完成?！?〕測定流量。在封孔操作的同時，將流量計與導氣管口連接好。封孔完成后，對瞬時流量計在2min時讀數(shù)，即為鉆孔瓦斯涌出初速度值；對累計流量計應在1.5min和2.5min時分別讀數(shù)，后一讀數(shù)減去前一讀數(shù)即為鉆孔瓦斯涌出初速度值?！?〕退出封孔器。測定完成后，將膠囊泄壓，從鉆孔中退出封孔器?！?〕用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量進行突出危險性預測或檢驗時，每鉆進1m應測定一次鉆孔瓦斯涌出初速度。三、實驗原理3、測定數(shù)據(jù)記錄

在測定開始前應測量并記錄工作面位置、煤層厚度及有無地質(zhì)變化等；在測定過程中應詳細記錄鉆孔的位置、方位、傾角、深度、鉆孔瓦斯涌出初速度以及鉆進時有無噴孔、卡鉆、響煤炮等動力現(xiàn)象。測定數(shù)據(jù)的記錄格式如表8-17所示。三、實驗原理表8-17鉆孔瓦斯涌出初速度測定記錄表四、實驗步驟

本次實驗室測試采用如圖8-9所示的實驗儀器，模擬已打好的鉆孔進行測定。

按照圖8-9所示連接鉆孔瓦斯涌出初速度測定鉆孔模擬裝置；

按照上述操作步驟進行操作，封孔后，采用高壓氣瓶通過注氣孔對對鉆孔測量室內(nèi)注入氣體。1-流量計；2-壓力表；3-導氣管；4-封孔器；5-測量室管；6-測量室；7-鉆孔壁；8-注氣孔圖8-9鉆孔瓦斯涌出初速度測定方法示意圖