【正文】 圖326 篩孔管設(shè)計圖327 測壓管設(shè)計圖328 注漿管設(shè)計本次采用中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司研制的SDQ73深孔瓦斯含量取樣裝置，并對裝置適用性進(jìn)行現(xiàn)場測試，最終得出適合某礦煤層條件下的深孔壓風(fēng)快速取樣技術(shù)。測壓封孔材料設(shè)計加工圖見圖326～圖328。表324 二1煤層瓦斯含量直接測定結(jié)果記錄表地點(diǎn)鉆孔編號取樣深度（m）標(biāo)高（m）埋深（m）瓦斯含量(m3/t)為了使煤層基本參數(shù)測定工作能夠順利進(jìn)行，需要事先準(zhǔn)備好試驗(yàn)所需的材料和設(shè)備。⑶煤層瓦斯含量測定結(jié)果在井下取鉆孔鉆屑，通過井下解吸，地面實(shí)驗(yàn)室解吸和粉碎解吸，得出煤層可解吸瓦斯含量，并測算出煤層常壓解吸量，二者相加得出某礦所測地點(diǎn)的煤層瓦斯含量。煤層瓦斯含量Q：Q=Qm+Qa其中：Qm=Q1+ Q2+ Q3通過向煤層施工鉆孔，將煤芯（或鉆屑）從煤層深部取出，及時放入煤樣筒中密封；然后測量煤樣筒中煤芯（或鉆屑）的瓦斯解吸速度及解吸量，并以此來計算瓦斯損失量Q1；把煤樣筒帶到實(shí)驗(yàn)室然后測量從煤樣筒中釋放出的瓦斯量，與井下測量的瓦斯解吸量一起計算煤芯瓦斯解吸量Q2；將煤樣筒中的部分煤樣裝入密封的粉碎系統(tǒng)加以粉碎，測量在粉碎過程及粉碎后一段時間所解吸出的瓦斯量（常壓下），并以此計算粉碎瓦斯解吸量Q3；瓦斯損失量、煤芯瓦斯解吸量和粉碎瓦斯解吸量之和就是可解吸瓦斯含量Qm?？山馕咚购縌m等于瓦斯損失量Q煤樣瓦斯解吸量Q煤樣粉碎后的瓦斯解吸量Q3三者之和。⑴測定方法與儀器DGC瓦斯含量直接測定裝置執(zhí)行GB/T232502009標(biāo)準(zhǔn)，可直接快速地測定和計算出煤層瓦斯含量，為礦井瓦斯治理提供準(zhǔn)確的依據(jù)；可用于煤層突出危險性工作面及區(qū)域預(yù)測、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測試以及礦井煤層瓦斯涌出量預(yù)測等。間接法測定煤層瓦斯含量是根據(jù)井下實(shí)測煤層瓦斯壓力及實(shí)驗(yàn)室測定煤的瓦斯吸附常數(shù)、孔隙率、工業(yè)分析指標(biāo)等，根據(jù)朗格繆爾方程確定煤層的吸附瓦斯量后，再加上游離瓦斯量即為煤層的瓦斯含量。⑴取樣地點(diǎn)選取本次在27131工作面及測壓鉆孔中取煤樣，煤樣標(biāo)簽見表323。煤的工業(yè)分析，通常是指煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳等指標(biāo)的測定。煤的孔隙率通過實(shí)測煤的真密度（真比重）和視密度（假比重）來確定，它決定著煤的吸附瓦斯的能力，也是決定煤中游離瓦斯含量大小的主要因素之一。煤的性質(zhì)是由成煤的原始物質(zhì)及其聚積條件、轉(zhuǎn)化過程和煤化程度等因素所決定。壓力穩(wěn)定后，卸掉壓力表，如果鉆孔內(nèi)有水，則收集鉆孔內(nèi)涌出的水量；若鉆孔未與承壓水導(dǎo)通，則計算出水量產(chǎn)生的壓力，壓力表表壓與水壓之差即為鉆孔所測定的煤層瓦斯壓力。在施工中，應(yīng)嚴(yán)格遵守相應(yīng)的安全技術(shù)措施以保證施工的安全，應(yīng)嚴(yán)格遵守相應(yīng)的鉆進(jìn)操作規(guī)程；鉆孔的開孔位置、鉆孔施工參數(shù)必須嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行；施工中每班應(yīng)對鉆孔進(jìn)尺、煤巖孔長度以及施工地點(diǎn)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行詳實(shí)記錄。鉆孔封完后要及時清洗注漿泵，防止水泥漿在泵及高壓輸漿管中凝固或沉淀。水泥漿的注入量大概在50Kg/10m鉆孔左右。水泥、水膨脹劑、速凝劑的用量比值一般情況下為，水泥∶水∶膨脹劑＝2∶1∶。在送入測壓管的過程中，既要保證管路連接正常，又要注意安全。依次連接測壓管，并用管鉗上緊，逐步送入鉆孔內(nèi)。封孔前礦方應(yīng)制定相關(guān)安全技術(shù)措施。接引水路，正常供水。①封孔前期準(zhǔn)備封孔前應(yīng)有電工到場以保證在封孔期間不斷電、掉電、電器設(shè)備完好及線路連接正常。)孔長(m)開孔見煤終孔⑷封孔封孔質(zhì)量的好壞是確保鉆孔準(zhǔn)確測定煤層瓦斯壓力的重要因素，本次所有測壓鉆孔均為下向鉆孔，孔內(nèi)有巖層水，因此為了提高封孔質(zhì)量，本次采用擋板+水泥砂漿+速凝劑封孔，加快水泥凝固時間，提高封孔質(zhì)量。表322 測壓鉆孔施工參數(shù)記錄表鉆孔編號鉆孔參數(shù)巖孔長度（m）煤孔長度（m）施工時間傾角(176。因此，鉆孔施工嚴(yán)格按照設(shè)計鉆孔參數(shù)進(jìn)行，并保證鉆孔平直、孔形完整。）預(yù)計巖孔長度（m）預(yù)計終孔長度（m）備注二七下山回風(fēng)1210452128212045212832104521284120452128二七下山軌道535452128635452128說明：在鉆孔施工過程中可根據(jù)巷道斷面及施工條件選擇適當(dāng)位置施工； 嚴(yán)格按照鉆孔設(shè)計施工，并詳細(xì)記錄巖孔段、煤孔段長度，打鉆過程中的噴孔、吸鉆、抱鉆等異常現(xiàn)象，若遇鉆孔終孔深度與設(shè)計深度相差較大（一般不超過2m），必須及時向地面相關(guān)負(fù)責(zé)人匯報。表321 測壓鉆孔設(shè)計參數(shù)表鉆孔位置鉆孔編號鉆孔方位角（176。①在二七下山回風(fēng)布置4個下向穿層鉆孔，鉆孔編號4；②在二七下山軌道布置2個下向穿層鉆孔，鉆孔編號6。封孔示意圖見圖322所示。壓力表讀數(shù)穩(wěn)定后即可結(jié)束測壓工作。然后通過紫銅管與高壓針型閥和氮?dú)鉁p壓閥連接，打開氮?dú)馄块_關(guān)，開始注氮。根據(jù)某礦現(xiàn)有巷道布置情況，本次所有測壓鉆孔均為下向孔。⑴煤層瓦斯壓力測定方法本次二1煤層原始瓦斯壓力直接測定方法按照《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》（AQ/T10242007）的規(guī)定進(jìn)行。測試內(nèi)容：本次基本參數(shù)采用在實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場測定相結(jié)合的方法，測定二1煤層的瓦斯壓力P、瓦斯含量、煤的堅固性系數(shù)?、瓦斯放散初速度ΔP、吸附常數(shù)、工業(yè)性分析、真假比重、孔隙率等相關(guān)參數(shù)。某礦深孔瓦斯含量測定研究技術(shù)路線圖如圖321所示。（2）損失量修正研究研究符合某礦煤層條件的損失量修正方法。⑤瓦斯地質(zhì)圖的成果通過編圖要反映出地質(zhì)背景下瓦斯與地質(zhì)因素的內(nèi)在聯(lián)系，做到認(rèn)識瓦斯地質(zhì)規(guī)律、進(jìn)行礦井及采掘工作面瓦斯涌出預(yù)測和瓦斯突出預(yù)測預(yù)報的依據(jù)。編圖時做到點(diǎn)、線、面三者有機(jī)結(jié)合，適當(dāng)決定資料的取舍。④合理的編圖方法某煤礦原則上使用比較成功的地質(zhì)編圖的基本原理和方法，結(jié)合使用先進(jìn)的煤層瓦斯動力防治預(yù)警編圖軟件。③瓦斯地質(zhì)綜合分析影響瓦斯賦存和突出的地質(zhì)因素很多，但是起主導(dǎo)作用的因素隨礦井地質(zhì)條件的差異而有區(qū)別。參照地質(zhì)添圖的方法，把各項(xiàng)瓦斯資料填繪在采掘工程平面圖上；整理礦井歷年的突出資料，如突出點(diǎn)編號、坐標(biāo)、突出類型、突出強(qiáng)度、突出瓦斯量、突出孔洞特征、突出點(diǎn)地質(zhì)特征、突出原因等，并逐點(diǎn)填寫卡片并列表登記，按坐標(biāo)展繪；對突出預(yù)測指標(biāo)K1值詳細(xì)查詢，取采掘巷道內(nèi)的分段數(shù)據(jù)進(jìn)行登記，換算成瓦斯壓力及瓦斯含量登記的瓦斯地質(zhì)圖上；對打鉆噴孔煤層瓦斯壓力測試資料進(jìn)行歸納等。根據(jù)所編瓦斯地質(zhì)圖鑒的種類和要求，對有關(guān)的瓦斯和地質(zhì)方面的資料分別進(jìn)行收集歸納。瓦斯賦存模型確定流程圖如圖3115所示。此方法要求在原始煤層中采取未風(fēng)化煤體軟分層煤樣，并及時測定其K1值，對煤樣采取地點(diǎn)、采樣時間、采樣標(biāo)高、K1值等作詳細(xì)記錄，然后送重慶煤科院進(jìn)行K1P關(guān)系測定。再到實(shí)驗(yàn)室多次對煤樣進(jìn)行不同瓦斯壓力Pi下的瓦斯吸附，并重新測定各種狀態(tài)下的解吸指標(biāo)K1i，然后對多組（Pi、K1i）進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，擬合K1P關(guān)系曲線和關(guān)系表達(dá)式。③地勘鉆孔瓦斯含量修正收集某煤礦已有的地面鉆井瓦斯含量數(shù)據(jù)，對比地勘鉆孔瓦斯含量數(shù)據(jù)與間接法或者直接法瓦斯含量直接的差異性，對地勘數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的修正，將修正后的數(shù)據(jù)用于開拓前瓦斯賦存規(guī)律研究。為了考察井田范圍內(nèi)煤層瓦斯基本參數(shù)的分布規(guī)律，需要在大范圍內(nèi)有代表性地采取多組煤樣進(jìn)行試驗(yàn)分析。（2）煤層瓦斯多元信息獲取采用多元信息融合方式系統(tǒng)掌握煤層瓦斯參數(shù)：主要包括實(shí)測瓦斯含量、瓦斯壓力、K1P關(guān)系反算模型，地勘數(shù)據(jù)校正等多手段掌握煤層瓦斯參數(shù)。如果斷層規(guī)模很大，斷距很長時，一般與煤層接觸的對盤巖層屬于致密不透氣的概率會很少，所以大斷層往往會出現(xiàn)一定寬度的瓦斯排放帶，這個帶內(nèi)瓦斯含量很低。開放性斷層（張性、張扭性和導(dǎo)水?dāng)鄬樱┎徽撈渑c地表是否直接相通，都會引起斷層附近煤層瓦斯含量的降低，當(dāng)與煤層接觸的對盤巖層透氣性大時，瓦斯含量降低的幅度更大。同理，由兩條封閉性斷層與致密巖層封閉的地壘或地塹構(gòu)造也能成為瓦斯含量增高區(qū)，特別是地壘構(gòu)造由于往往有深部供氣來源，瓦斯含量可能會明顯增大。受構(gòu)造影響形成煤層局部變厚的大煤包也會出現(xiàn)瓦斯含量增高現(xiàn)象。圖3114 控制瓦斯賦存的關(guān)鍵地質(zhì)體理論向斜構(gòu)造一般軸部的瓦斯含量比翼部高，這是因?yàn)檩S部巖層受到強(qiáng)力擠壓，圍巖的透氣性會變得很低，因此有利于在向斜的軸部地區(qū)封存較多的瓦斯。在傾伏背斜的軸部，通常也比相同埋深的翼部瓦斯含量高。因此首先從地質(zhì)構(gòu)造入手，分析某煤礦區(qū)域瓦斯地質(zhì)構(gòu)造種類，對礦區(qū)構(gòu)造形態(tài)進(jìn)行劃分歸類；褶皺構(gòu)造與瓦斯賦存的關(guān)系、斷裂構(gòu)造與瓦斯賦存的關(guān)系、構(gòu)造組合與瓦斯賦存的關(guān)系，根據(jù)構(gòu)造與瓦斯賦存之間關(guān)系，對某煤礦區(qū)域瓦斯地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行劃分。瓦斯賦存理論研究技術(shù)路線如圖3114所示。圖3112 地質(zhì)構(gòu)造探測異常數(shù)據(jù)獲取采用現(xiàn)場調(diào)研、理論分析、實(shí)驗(yàn)室研究、規(guī)律總結(jié)、指標(biāo)體系考察、軟件適應(yīng)性功能開發(fā)和現(xiàn)場驗(yàn)證相結(jié)合的研究方法。地質(zhì)構(gòu)造探測異常數(shù)據(jù)的獲取是通過專門的物探信息上傳軟件實(shí)現(xiàn)的。按照《操作說明書》要求，對激光測距傳感器進(jìn)行供電，進(jìn)行采掘進(jìn)度監(jiān)測分析系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。在地面安裝客戶端電腦，通過礦井局域網(wǎng)與礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器、監(jiān)控預(yù)警服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)之間的信息傳輸；在客戶端電腦安裝和配置采掘進(jìn)度管理分析軟件，實(shí)現(xiàn)從安全監(jiān)控服務(wù)器對距離監(jiān)測信息的實(shí)時讀取，以及對采掘進(jìn)度信息向監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)時上傳，構(gòu)建起采掘進(jìn)度監(jiān)測分析系統(tǒng)。距離監(jiān)測信息經(jīng)井下環(huán)網(wǎng)上傳到地面安全監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器。第二，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)組建。首先，激光測距儀安裝。激光測距儀和采掘進(jìn)度管理分析軟件分別如圖3110和圖3111所示。圖319 鉆機(jī)地面監(jiān)測分析系統(tǒng)界面最后，按照制定的《操作規(guī)程》和《安全措施》，在實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)施工鉆孔，并利用建立起的鉆孔軌跡地面監(jiān)測系統(tǒng)對鉆孔軌跡進(jìn)行監(jiān)測實(shí)驗(yàn)。圖318 鉆孔軌跡測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖第三，鉆孔軌跡地面監(jiān)測分析系統(tǒng)構(gòu)建在地面鉆孔軌跡監(jiān)測服務(wù)器安裝鉆孔軌跡監(jiān)測服務(wù)，在客戶端電腦安裝鉆機(jī)地面監(jiān)測分析系統(tǒng)系統(tǒng)軟件，并進(jìn)行配置，構(gòu)建起鉆孔軌跡地面監(jiān)測分析系統(tǒng)。圖316 鉆孔軌跡地面監(jiān)測信息傳輸網(wǎng)絡(luò)圖317 鉆孔軌跡上傳軟件界面第二，組裝鉆孔軌跡測量裝置。在鉆機(jī)附件布置電源、數(shù)據(jù)采集器、防爆計算機(jī)；在鉆場附近布置無線基站，并通過光纖或網(wǎng)線將無線基站與井下交換機(jī)連接；在地面布置鉆孔軌跡監(jiān)測服務(wù)器、工控機(jī)和客戶端，并通過局域網(wǎng)與監(jiān)控預(yù)警信息采集服務(wù)器連接，最終構(gòu)建起鉆孔軌跡監(jiān)測信息傳輸網(wǎng)絡(luò)（如圖316所示）。圖315 WTC配套的數(shù)據(jù)管理分析軟件主界面鉆孔軌跡監(jiān)測的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)選擇在與井下交換機(jī)距離接近的地點(diǎn)進(jìn)行。WTC上傳主機(jī)通過局域網(wǎng)與信息采集服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)管理軟件將用戶錄入的基本信息和WTC測定的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合后自動上傳到信息采集服務(wù)器的信息采集數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)一步上傳至監(jiān)控預(yù)警數(shù)據(jù)庫中，從而實(shí)現(xiàn)突出參數(shù)的自動獲取。圖314 煤層瓦斯含量測定數(shù)據(jù)分析軟件數(shù)據(jù)上傳界面直接應(yīng)用重慶院“十二五”研制的WTC突出參數(shù)測定儀和配套的數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)WTC數(shù)據(jù)的自動獲取。升級后的煤層瓦斯含量直接測定數(shù)據(jù)分析軟件的數(shù)據(jù)上傳界面如圖314所示。監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的這種結(jié)構(gòu)，一方面有助于系統(tǒng)的擴(kuò)展，以后可將更多的信息納入監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，另一方面有助于監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的安全。（2）預(yù)警平臺升級根據(jù)煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警功能需求，結(jié)合各相關(guān)動態(tài)參數(shù)在平臺上展現(xiàn)方式要求，對某礦現(xiàn)有的綜合預(yù)警平臺進(jìn)行升級改造，實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警功能（如圖312所示）。煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)應(yīng)用示范的總體方案如圖311。圖31 總體技術(shù)路線某礦前期已經(jīng)進(jìn)行了煤與瓦斯突出綜合預(yù)警技術(shù)研究，建立有煤與瓦斯突出綜合預(yù)警系統(tǒng)，為煤與瓦斯突出突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)的應(yīng)用示范提供了良好的基礎(chǔ)。3項(xiàng)目實(shí)施方案根據(jù)某礦煤層開采客觀條件和瓦斯災(zāi)害治理技術(shù)，分別對煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)、深孔瓦斯含量快速測定技術(shù)及配套管理體系、鉆孔及坑道突出危險區(qū)透視技術(shù)、導(dǎo)向槽定向水力壓穿防突技術(shù)與裝備和單一煤層“兩個四位一體”綜合防治煤與瓦斯突出技術(shù)體系建設(shè)匯編進(jìn)行工程示范，最終完成各項(xiàng)技術(shù)在某礦的示范應(yīng)用，形成適用于單一煤層開采條件的突出防治關(guān)鍵技術(shù)。1975年石門揭煤期間發(fā)生的突出在某礦區(qū)同類型突出中強(qiáng)度最大，突出煤量1500噸、突出瓦斯量44萬m3。d）衰減系數(shù)（ d1某礦二1煤層瓦斯基本參數(shù)測定情況如下表271所示?！?，～，～，～ m2/MPa2雙級運(yùn)轉(zhuǎn)，配備南陽防爆集團(tuán)公司生產(chǎn)的YBF6308型400kW電動機(jī)，工作風(fēng)量8668m3/min，負(fù)壓2200Pa。目前，礦井總進(jìn)風(fēng)量8309m3/min，總回風(fēng)量為8513m3/min，礦井有效風(fēng)量為7636m3/min，%。2014年工作面回采情況：27131（上段）工作面于2014年3月采完，二五軌道