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正文內(nèi)容

瓦斯災(zāi)害預(yù)測(cè)與防治——第講瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定技術(shù)(編輯修改稿)

2025-02-26 20:21 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 術(shù)。 47 二、直接測(cè)定方法 黃泥封孔 水泥砂漿封孔 聚氨酯封孔 膠圈 粘液封孔器 囊?guī)椒饪灼? 機(jī)械式膠圈封孔器 充液式膠圈封孔器 充填封孔法 封孔器法 封孔法方法 壓力恢復(fù)方法 主動(dòng)測(cè)壓法 被動(dòng)測(cè)壓法 煤層瓦斯壓力直接測(cè)定法分類 48 二、直接測(cè)定方法 黃泥封孔 適用性: 可用于任何角度的測(cè)壓孔 優(yōu)點(diǎn): 不干裂,不收縮,密封性好; 缺點(diǎn): 費(fèi)時(shí)費(fèi)力,封孔質(zhì)量不好易漏氣。 49 二、直接測(cè)定方法 水泥砂漿封孔 適用性: 只可用于 45176。的上向或下向測(cè)壓孔 優(yōu)點(diǎn): 操作簡(jiǎn)單 缺點(diǎn): 水泥砂漿具有一定收縮性 收縮線 50 二、直接測(cè)定方法 聚氨酯封孔 適用性: 可用于任何角度的測(cè)壓孔 優(yōu)點(diǎn): 具有發(fā)泡膨脹性,充填效果好 缺點(diǎn): 造價(jià)高,操作難度較大 軟膠囊聚氨酯式 麻布聚氨酯式 51 二、直接測(cè)定方法 黑白料配比 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 透氣壓力 / MPa 聚氨酯封孔 配比 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 膨脹倍數(shù) 膨脹開始時(shí)間/ min 2 2 3 4 7 6 不同配比聚氨酯膨脹倍數(shù)和膨脹時(shí)間 不同配比聚氨酯透氣性能 52 二、直接測(cè)定方法 機(jī)械式膠圈封孔器 適用性: 可用于任何角度的測(cè)壓孔 優(yōu)點(diǎn): 采用機(jī)械螺旋壓緊膠圈的方式,操作方便,設(shè)備簡(jiǎn)單 缺點(diǎn): 孔壁不光滑時(shí),膠圈與孔壁接觸不嚴(yán),易漏氣 53 二、直接測(cè)定方法 充液式膠圈封孔器 適用性: 可用于任何角度的測(cè)壓孔 優(yōu)點(diǎn): 采用液壓的方式充漲膠囊,可采用手動(dòng)加壓,操作方便,設(shè)備簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn): 孔壁不光滑時(shí),膠圈與孔壁接觸不嚴(yán);孔壁變形后封孔器難以取出。 54 二、直接測(cè)定方法 膠圈 粘液封孔 適用性: 可用于任何角度的測(cè)壓孔,裂隙發(fā)育 優(yōu)點(diǎn): 可有效封堵圍巖裂隙,處于承壓狀態(tài) 缺點(diǎn): 孔壁鉆屑可導(dǎo)致膠囊密封漏氣 55 二、直接測(cè)定方法 膠囊 粘液封孔 適用性: 可用于任何角度的測(cè)壓孔,裂隙發(fā)育 優(yōu)點(diǎn): 可有效封堵圍巖裂隙,處于承壓狀態(tài) 缺點(diǎn): 孔壁鉆屑可導(dǎo)致膠囊密封漏氣 56 二、直接測(cè)定方法 囊?guī)椒饪灼? 適用性: 可用于任何角度的測(cè)壓孔 優(yōu)點(diǎn): 囊袋及鉆孔內(nèi)漿液凝固,不用定時(shí)補(bǔ)壓,有效時(shí)間長(zhǎng) 缺點(diǎn): 造價(jià)高,操作難度較大 57 二、直接測(cè)定方法 用工具與材料 1)鉆孔設(shè)備: 鉆機(jī), Φ 5090mm; 2)封孔設(shè)備: a)泥漿泵: 常用柱塞泥漿泵,流量: 2050L/min,壓力: 34MPa; b)壓氣注漿泵: 以井下壓風(fēng)為動(dòng)力,一般不大于 ; c)手動(dòng)注液泵: 補(bǔ)償膠囊壓力, 38MPa; d)壓力補(bǔ)償裝置: 高壓儲(chǔ)氣罐。 3)封孔材料: a)黃泥: 將質(zhì)地致密可塑性好的黏土制成外部半干內(nèi)濕軟的黃泥; b)水泥: 牌號(hào)不低于 425號(hào); c)粘液: 由化學(xué)糨糊粉(淀粉 +防腐劑):水 =1:16,用于裂隙 ≯ 4mm;裂隙較大時(shí)應(yīng)加入填料和骨料。 58 二、直接測(cè)定方法 用工具與材料 4)測(cè)壓材料、議標(biāo) a)壓力表: 量程為預(yù)計(jì)煤層壓力的 ,準(zhǔn)確度優(yōu)于 ; b)測(cè)壓管: 鍍鋅管: φ 13mm;紫銅管: φ 6mm δ1mm 。 5)其他工具: 管鉗、扳手、剪刀、皮尺、水桶、螺絲刀、等 59 三、直接測(cè)定法的關(guān)鍵技術(shù) 1)測(cè)定地點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先選擇在 石門 或 巖巷 中,選擇巖性致密的地點(diǎn),且無 斷層 、 裂隙 等 地質(zhì)構(gòu)造 處布置測(cè)點(diǎn),其瓦斯賦存狀況要具有 代表性 ; 2)測(cè)壓鉆孔應(yīng)避開 含水層 、 溶洞 ,并保證測(cè)壓鉆孔與其距離不小于 50m; 3)對(duì)于測(cè)定煤層 原始瓦斯壓力 的測(cè)壓鉆孔應(yīng) 避開采動(dòng) 、 瓦斯抽采 及其他人為 卸壓影響 范圍,并保證測(cè)壓鉆孔與其距離不小于 50 m; 4)對(duì)于需要測(cè)定煤層 殘存瓦斯壓力 的測(cè)壓鉆孔則根據(jù)測(cè)壓目的的要求進(jìn)行測(cè)壓地點(diǎn)選擇; 測(cè)壓地點(diǎn)的選擇 60 三、直接測(cè)定法的關(guān)鍵技術(shù) 5)選擇測(cè)壓地點(diǎn)應(yīng)保證測(cè)壓鉆孔有足夠的 封孔深度 (穿層測(cè)壓鉆孔的見煤點(diǎn)或順層測(cè)壓鉆孔的測(cè)壓氣室應(yīng)位于巷道的卸壓圈之外 ),采用 注漿封孔 的上向測(cè)壓鉆孔傾角應(yīng) 不小于5176。 ; 6)同一地點(diǎn)應(yīng)設(shè)置 兩個(gè)測(cè)壓鉆孔 ,其終孔見煤點(diǎn)或測(cè)壓氣室應(yīng)在相互影響范之外,其距離應(yīng) 不小于 20 m(石門測(cè)壓外除)。石門揭煤瓦斯壓力測(cè)定鉆孔的布置按《防止煤與瓦斯突出規(guī)定》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行; 7)瓦斯壓力測(cè)定地點(diǎn)應(yīng)選擇在 進(jìn)風(fēng)系統(tǒng) , 行人少 且便于安設(shè)保護(hù)柵欄的地方。 測(cè)壓地點(diǎn)的選擇 61 三、直接測(cè)定法的關(guān)鍵技術(shù) 1)鉆孔 直徑 宜為 φ65~ φ95mm。 鈷孔長(zhǎng)度 應(yīng)保證測(cè)壓所需的 封孔深度 。 2)鉆孔的開孔位置應(yīng)選在巖石(煤壁) 完整 的地點(diǎn); 3)鉆孔施工應(yīng)保證鉆孔平直、孔形完整,穿層測(cè)壓鉆孔除特厚煤層外應(yīng) 穿越全厚 ,對(duì)于 特厚煤層 測(cè)壓,鉆孔應(yīng) 進(jìn)入煤層 ~。 4)鉆孔施工好后,應(yīng)立即用壓風(fēng)或清水 清洗 鉆孔,清除鉆屑,保障鉆孔暢通; 5)在鉆孔施工中應(yīng) 準(zhǔn)確記錄 鉆孔 方位 、 傾角 、 長(zhǎng)度 、鉆孔開始 見煤長(zhǎng)度 及鉆孔在 煤層中的長(zhǎng)度 ,鉆孔 開鉆時(shí)間 、 見煤時(shí)間 及 鉆畢時(shí)間 ; 6)鉆孔施工前應(yīng)制定詳細(xì)的 技術(shù)及安全措施 (包括測(cè)壓觀測(cè)期間所應(yīng)采取的技術(shù)及安全措施)。 測(cè)壓鉆孔施工 62 三、直接測(cè)定法的關(guān)鍵技術(shù) 1)膠圈粘液封孔,封孔長(zhǎng)度不小于 10m。 2)注漿封孔按下式計(jì)算: L—— 鉆孔深度; D—— 鉆孔直徑; θ—— 鉆孔傾角; L1—— 最小封孔深度 。 ||tanL 11 ????? DL封孔深度 63 三、直接測(cè)定法的關(guān)鍵技術(shù) 穿層鉆孔測(cè)壓 順層鉆孔測(cè)壓 L1Rx。 L1L2。 L112m. 封孔深度 L1Rx。 L1。 L112m. 64 三、直接測(cè)定法的關(guān)鍵技術(shù) 1)主動(dòng)測(cè)壓法 1)測(cè)壓前,先向鉆孔內(nèi)注入補(bǔ)償氣體( N2 or CO2),補(bǔ)償壓力應(yīng)為估計(jì)煤層壓力的 ; 2)至少每班觀測(cè)一次壓力表; 3) P4MPa時(shí),觀測(cè)時(shí)間一般為 5~10d; P4MPa時(shí),觀測(cè)時(shí)間一般為 10~20d; 4)觀測(cè)的 P變化較大時(shí),應(yīng)適當(dāng)縮短觀測(cè)間隔時(shí)間。 P t P t 壓力恢復(fù)曲線 壓力恢復(fù)曲線 壓力測(cè)定 65 三、直接測(cè)定法的關(guān)鍵技術(shù) 2)被動(dòng)測(cè)壓 1)無需壓力補(bǔ)償; 2)至少天班觀測(cè)一次壓力表; 3)觀測(cè)時(shí)間一般為 20~30d; 4)觀測(cè)的 P變化較大時(shí),應(yīng)適當(dāng)縮短觀測(cè)間隔時(shí)間。 P t 壓力恢復(fù)曲線 壓力測(cè)定 66 1) 3d內(nèi)測(cè)得的壓力變化 ,可認(rèn)為壓力平衡,停止測(cè)定; 2)繪制壓力恢復(fù)曲線( tP); 3)卸表時(shí),先通過泄壓閥卸壓,以防高壓沖擊傷人; 4)放水。與含水層連通時(shí),廢孔,按規(guī)定封孔; 未與含水層連通時(shí), 水平和下向孔 不修正, 上向孔 可用下式修正水的影響: a) V管 V水 V管 +V室 時(shí): b) V水 ≥ V管 +V室 時(shí): c) 0V水 V管 時(shí): 5)煤層絕對(duì)瓦斯壓力: 三、直接測(cè)定法的關(guān)鍵技術(shù) 注意事項(xiàng) 67 四、間接測(cè)定方法 根據(jù) 煤層瓦斯流動(dòng)的規(guī)律 、 煤層透氣性系數(shù) 、瓦斯解吸規(guī)律 、 煤層瓦斯含量系數(shù)曲線 、在測(cè)壓地點(diǎn)附近測(cè)定的煤層 瓦斯涌出量 或統(tǒng)計(jì)采掘中的涌出量等參數(shù),計(jì)算推測(cè)出需要測(cè)定地點(diǎn)的瓦斯壓力。 適用條件: 難以用直接法測(cè)定瓦斯壓力的地點(diǎn)。 68 四、間接測(cè)定方法 1. 根據(jù)原始瓦斯含量推算瓦斯壓力 ?? PMMAbPabPXadadad 1011001001 ????????X—— 煤層瓦斯含量, m3/t; a —— 煤的瓦斯吸附常數(shù), m3/t; b —— 煤的瓦斯吸附常數(shù), MPa1; p —— 煤層原始瓦斯壓力, MPa; Aad—— 煤的通風(fēng)干燥基灰分, %; Mad—— 煤的通風(fēng)干燥基水分, %; π—— 煤的孔隙率, %; γ—— 煤的容重, t/m3。 69 四、間接測(cè)定方法 2. 根據(jù)瓦斯涌出量間接測(cè)定瓦斯壓力 ???????VQXQ/殘采空回采掘ΣQ —— 采區(qū)總瓦斯涌出量, m3; Q掘 —— 掘進(jìn)工作面的總瓦斯涌出量, m3 ; Q回采 —— 回采面的總瓦斯涌出量, m3 ;; Q采空 —— 采空區(qū)的總瓦斯涌出量, m3 ; Q殘 —— 殘存在運(yùn)出采區(qū)煤炭中的瓦斯量, m3 ; X —— 采區(qū)內(nèi)煤的平均瓦斯含量, m3/m3; —— 采區(qū)內(nèi)煤的總體積, m3 。 V70 四、間接測(cè)定方法 3. 根據(jù)殘存瓦斯含量推算瓦斯壓力 0 )( tXfp c ,每次釋放時(shí)間均為?p —— 煤層原始瓦斯壓力, MPa; Xc—— 不同壓力飽和吸附下,釋放時(shí)間為 t0時(shí)的殘存瓦斯含量, m3 。 ① 井下: 打鉆、取樣、裝罐: t0 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定罐中瓦斯含量 Xc ②實(shí)驗(yàn)室: 煤樣罐充瓦斯: Pi 釋放瓦斯: t0 測(cè)定 Xci 71 四、間接測(cè)定方法 4. 根據(jù)地層埋深估算瓦斯壓力 BHp ?p —— 距地表 H深度的煤層瓦斯壓力, MPa; H —— 距地表垂深, m; B —— 系數(shù),由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸得出 。 根據(jù)已開采深度范圍內(nèi)瓦斯壓力與開采深度的關(guān)系,估算未開采深度的瓦斯壓力值。 72 第三章:煤層透氣性系數(shù)測(cè)定 煤層透氣性系數(shù)是煤層瓦斯流動(dòng)難易程度的標(biāo)志,測(cè)定煤層瓦斯透氣性系數(shù)與測(cè)定瓦斯壓力、流量一樣,都是很重要的。在井下直接測(cè)定煤層透氣性系數(shù)的方法中以中國礦院大學(xué)法較為簡(jiǎn)便。 一、概述 測(cè)定方法分類 煤層透氣性系數(shù)測(cè)定 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定 加圍壓法 不加圍壓法 雅羅伏依法 克里切夫斯基流量法和壓力法 馬可尼壓力法 單向流量法 鉆孔徑向流量法 球向流量法 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果不能反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,與現(xiàn)場(chǎng)差異很大,相差數(shù)倍 數(shù)百倍。 數(shù)學(xué)推到方法合理,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方便,計(jì)算簡(jiǎn)單。 74 一、概述 煤層透氣性系數(shù)的影響因素 1)煤的孔隙結(jié)構(gòu) ~1μm
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