【正文】 (3)用彈簧稱或量杯稱量每米鉆孔鉆粉量的重量或體積。 前述四項(xiàng)工作要求在 2min內(nèi)完成。因此，我們測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度時(shí)，封孔測(cè)定工作必須在 2min內(nèi)完成，讀數(shù)時(shí)間在打眼后 2min進(jìn)行較為理想。 a —— 吸附常數(shù)，表示最大吸附量， (cm3/g)； b —— 吸附常數(shù)， 1/PL， (MPa1)。 111 六、 相關(guān)計(jì)算 煤樣體積計(jì)算 式中： Vs—— 煤樣的體積， (cm3)； p1 —— 平衡后壓力， (MPa)； p2—— 參考缸初始?jí)毫Γ?(MPa)； p3—— 樣品缸初始?jí)毫Γ?(MPa)； n —— 平衡后溫度， (K)； T2—— 參考缸初始溫度， (K)； T3—— 樣品缸初始溫度， (K)； V1—— 系統(tǒng)總體積， (cm3)； V2—— 參考缸體積， (cm3)； V3—— 樣品缸體積， (cm3)； Zl—— 平衡條件下氣體的壓縮因子； Z2—— 參考缸初始?xì)怏w壓縮因子； Z3—— 樣品缸初始?xì)怏w的壓縮因子。 110 五、 吸附等溫線的測(cè)定 抽真空 充氣罐（定量罐）充瓦斯 吸附罐充瓦斯（定量） 打開(kāi)閥門，向吸附罐及其管路系統(tǒng)抽真空，真空值到達(dá) 4Pa時(shí)停止。 c）將裝有樣品的器皿放人濕度平衡的干燥器中，干燥器底部裝有足最的硫酸鉀過(guò)飽和溶液，每隔 24 h稱量一次，直到相鄰兩次稱量變化不超過(guò)試樣質(zhì)量的 2％。 b）按照 GB／ T 474制取粒度為 mm～ mm(60目～ 80目 )的煤樣 200 g。 制樣 97 三、 測(cè)定步驟 1) 把 2個(gè)試樣用漏斗分別裝入△ p測(cè)定儀的 2個(gè)試樣瓶中 。 95 一、儀器設(shè)備及用具 變?nèi)葑儔菏? 變?nèi)葑儔菏? 固定空間 試樣瓶 三通閥 U型汞柱計(jì) 壓力傳感器 試樣瓶 固定空間 △ p測(cè)定儀器原理圖 96 二、 采樣與制樣 在煤層新暴露面上采取煤樣 250g，地面打鉆取樣時(shí)取新鮮煤芯 250g。 測(cè)定平行樣 3組 (每組 5份 )，取算數(shù)平均值，計(jì)算結(jié)果取一位小數(shù)。 當(dāng) l＜ 30mm時(shí)，第一組試樣作廢，每份試樣沖擊次數(shù) n改為 5次，按以上步驟進(jìn)行沖擊、篩分和測(cè)量，仍以每 5份作一組，測(cè)定高度 l。煤樣采出后應(yīng)及時(shí)用紙包上并浸蠟封固 (或用塑料袋包嚴(yán) )，以免風(fēng)化； 2) 煤樣要附有標(biāo)簽，注明采樣地點(diǎn)、層位、時(shí)間等； 3) 在煤樣攜帶、運(yùn)送過(guò)程中應(yīng)注意不得摔碰； 4) 把煤樣用小錘碎制成 20～ 30mm的小塊，用孔徑為 20或 30mm的篩子篩選； 5) 稱取制備好的試樣 50g為一份，每 5份為一組，共稱為取三組。 對(duì)于煤來(lái)說(shuō)，我們將破碎功固定（重錘質(zhì)量、抬升高度、沖擊次數(shù)），則破碎比 i就反映了煤的堅(jiān)固性。這個(gè)學(xué)說(shuō)是雷延智在 1867年提出來(lái)的，他認(rèn)為“破碎所消耗的功 (A)與破碎物料所增加的表面積 (ΔS)的ｎ次方成正比”即 以單位重量物料所增加的表面積而論，則表面積與粒子的直徑 D成反比 DDDS 132?? nSA )( ??86 一、落錘法測(cè)定原理 設(shè) Dq與 Dh分別表示物料破碎前后的平均尺寸，則面積就可以用下式表示： 式中： K—— 比例常數(shù)，與物料的強(qiáng)度 (堅(jiān)固性 )有關(guān)。煤層厚度（鉆孔見(jiàn)煤長(zhǎng)度） L=，鉆孔半徑r1=，卸壓至測(cè)定瓦斯流量的時(shí)間 t=44d，鉆孔瓦斯流量Q=，卸壓后鉆孔瓦斯壓力 p1=，試求煤層透氣性系數(shù) λ。 bpeKK ?? 076 二、鉆孔徑向流量法基本假設(shè) 1）在鉆孔瓦斯流動(dòng)范圍內(nèi)，煤層均質(zhì)且各向同性； 2）鉆孔直垂貫穿煤層（偏角 ≯ 30176。 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 中孔 —— 瓦斯緩慢滲透區(qū) 1~100μm 大孔 —— 瓦斯快速層流滲透區(qū) 1000μm 可見(jiàn)孔、裂隙 —— 瓦斯層流、紊流混合滲透區(qū) 2）煤層裂隙和斷裂 構(gòu)成了煤層宏觀孔隙，大大增加了煤層的透氣性。 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。 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 。 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(guò)泄壓閥卸壓，以防高壓沖擊傷人； 4）放水。 L112m. 封孔深度 L1Rx。 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。 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。 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 。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(kāi)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。 技術(shù)要點(diǎn)： 采用打鉆、 封孔 、測(cè)壓的方法實(shí)測(cè)煤層瓦斯 壓力的方法。 根據(jù)瓦斯含量系數(shù) α推算瓦斯含量 ??? ???????GppppGVQp)())((212121044 四、間接測(cè)定方法 方法要點(diǎn)： 1）煤壁暴露 30min后，從煤層頂板 底板取小煤樣，裝入罐內(nèi)到實(shí)驗(yàn)室作殘存瓦斯含量； 2）當(dāng)煤壁暴露時(shí)間 ≥30min時(shí)，應(yīng)剝離煤壁表面 ，再取樣裝罐； 3）根據(jù)殘存含量分級(jí)按下式計(jì)算： 當(dāng) Wc＜ 3m3/t時(shí)： 當(dāng) Wc≥3m3/t時(shí)： 根據(jù)殘存瓦斯含量推算瓦斯含量 00???ccWWWW45 第二章：煤層瓦斯壓力測(cè)定 煤層孔隙中所含的游離瓦斯呈現(xiàn)出來(lái)的壓力。 此方法用于瓦斯含量精度要求不高的估算。 40 四、間接測(cè)定方法 式中： V1—— t =1min 時(shí)的瓦斯解吸速度， m3/min。 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 —— 常壓解吸法 1抽氣管； 2排氣管； 3微型真空泵； 4粉碎機(jī)料缽； 5煤樣罐 32 2）粉碎煤樣稱重 ： ① 取兩份等量的二次煤樣 100300g，選擇整芯或較大塊的煤樣，確保二次煤樣和全煤樣有相同的特性； ② 如果兩份二次煤樣測(cè)試結(jié)果有較大的差別，應(yīng)該再取第三份二次煤樣； ③ 若待粉碎煤樣塊度較大，應(yīng)事先將煤樣搗碎至粒度 25mm左右； 三、直接測(cè)定方法 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 —— 常壓解吸法 33 3）粉碎自然解吸瓦斯量 ： ① 將稱量好的二次煤樣逐份放入粉碎機(jī)料缽內(nèi)，蓋好帶有密封目的蓋子，并壓緊密封嚴(yán)； ② 用膠管連接解吸量管與粉碎機(jī)氣嘴，然后進(jìn)行煤樣粉碎； ③ 粉碎時(shí)觀測(cè)解吸瓦斯量體積，當(dāng)解吸瓦斯體積達(dá)到單根量管最大量程的 85%時(shí)，打開(kāi)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)用第二根測(cè)量管測(cè)量，粉碎結(jié)束時(shí)記錄量管終止讀數(shù)； ④ 解吸量 =解吸結(jié)束后讀數(shù) 解吸開(kāi)始時(shí)讀數(shù) 三、直接測(cè)定方法 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 —— 常壓解吸法 1抽氣管； 2排氣管； 3微型真空泵； 4粉碎機(jī)料缽； 5煤樣罐 34 三、直接測(cè)定方法 1）井下自然解吸量（標(biāo)準(zhǔn)解吸量） ： tWWt VphpTV ???????? )()(21式中： V’ t—— 換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積，單位為立方厘米 (cm3)； Vt —— t 時(shí)刻時(shí)量管內(nèi)氣體體積讀數(shù)，單位為立方厘米 (cm3)； p1—— 大氣壓力，單位為千帕 (kPa)； TW—— 量管內(nèi)水溫，單位為攝氏度 (℃ )； hW—— 量管內(nèi)水柱高度，單位為毫米 (mm)； p2—— TW 時(shí)水的飽和蒸汽壓，單位為千帕 (kPa)。 三、直接測(cè)定方法 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 —— 真空脫氣法 30 三、直接測(cè)定方法 3）煤樣粉碎及粉碎后脫氣 ： 1）煤樣從密封罐內(nèi)倒出，裝入球磨罐中，確保密封性良好； 2）球磨罐安裝到球磨機(jī)上進(jìn)行煤樣粉碎； 3）粉碎后煤樣進(jìn)行真空脫氣； 4）稱重，進(jìn)行工業(yè)分析。 三、直接測(cè)定方法 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 —— 真空脫氣法 26 松開(kāi)螺旋夾， 煤樣罐內(nèi)氣體 進(jìn)入真空系統(tǒng)。 式中： qt— t時(shí)間的瓦斯解吸速度， cm3/min； q0— t=0時(shí)的瓦斯