【正文】 對焦煤煤研所瓦斯參數測定實驗室現(xiàn)有的DGC瓦斯含量快速測定裝置的數據分析軟件進行升級，添加突出災害監(jiān)控預警所需指標的錄入和管理窗口；然后，通過局域網將DGC數據分析主機與某信息采集服務器連接，實現(xiàn)兩者之間的信息交互。煤層瓦斯含量測定完成后，讀取信息采集服務器數據庫中工作面基礎信息并與之匹配后，將煤層瓦斯含量測定信息自動依次上傳到信息采集數據庫和監(jiān)控預警數據庫中，從而實現(xiàn)煤層瓦斯含量測定信息的自動獲取。新研制的WTC突出參數測定儀與原來的相比，增加了無線數據接口硬件電路，改寫嵌入式單片機軟件，改造儀器外殼，使其可以在井下通過無線基站與礦井環(huán)網連接，將測定的鉆孔編號、鉆孔深部、突出參數等信息傳輸到地面WTC上傳主機數據管理軟件的數據庫中。WTC配套的數據管理分析軟件主界面如圖315所示。首先，組建信息傳輸網絡。鉆孔軌跡數據通過安裝于防爆計算機的上傳軟件（如圖317所示）、采集器、基站、井下環(huán)網、鉆孔軌跡監(jiān)測服務器和監(jiān)控預警信息采集服務器，到達鉆機地面監(jiān)測客戶端和監(jiān)控預警服務器。利用1根某礦現(xiàn)有的Φ73mm1000mm鉆桿，加工轉接頭；改裝試驗用Φ73mm1000mm鉆桿；將探管安裝于無磁鉆桿內，并依此連接鉆頭、轉接頭、無磁鉆桿、轉接頭、改裝后的普通73mm鉆桿，最終構建起鉆孔軌跡測量裝置（如圖318所示）。鉆機地面監(jiān)測分析系統(tǒng)軟件界面如圖319所示。采掘進度在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本原理是利用激光測距儀對工作面與測距儀之間距離進行實時監(jiān)測，并借助礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)將距離監(jiān)測信息上傳致監(jiān)控預警系統(tǒng)服務器，配套的采掘進度管理分析軟件根據距離監(jiān)測信息，結合傳感器安裝位置和安裝狀態(tài)，實時分析工作面空間位置，實現(xiàn)采掘進度的在線監(jiān)測，同時將監(jiān)測信息上傳到監(jiān)控預警系統(tǒng)。圖3110 激光測距儀器圖3111 采掘進度管理分析軟件界面采掘進度監(jiān)測的現(xiàn)場實驗選擇在與井下分站距離接近的掘進工作面進行。按照《操作說明書》在實驗地點安裝激光測距儀，并測量和記錄激光測距儀安裝位置和安裝狀態(tài)（方位角、傾角等），安裝地點應選擇在頂板完整、支護良好、無滴水的地方；根據井下實際供電環(huán)境，安裝配套電源，布置供電電纜，實現(xiàn)激光測距儀器的供電。在實驗地點布置通信電纜，將激光測距儀與分站連接，使激光測距儀接入礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)。第三，采掘進度監(jiān)測分析系統(tǒng)構建。第四，采掘進度監(jiān)測分析系統(tǒng)實驗。實驗過程中，安排專人對激光測距儀鏡頭進行維護。在某礦安裝一臺普通辦公電腦作為物探數據上傳主機，并在其中安裝物探信息上傳軟件，并通過局域網與監(jiān)控預警系統(tǒng)的信息采集服務器連接，構建起地質構造探測信息上傳網路，實現(xiàn)地質構造探測結果的自動上傳（如圖3112所示）。在瓦斯地質相關理論、煤與瓦斯突出防治理論相關技術的指導下，結合某煤礦實際情況，研究適合于某煤礦的瓦斯賦存規(guī)律。（1）瓦斯地質構造單元劃分煤層中瓦斯的保存狀況主要取決于瓦斯向地表的運移條件和煤層儲存瓦斯的性能，而這方面的主要影響因素取決于煤層的埋藏地質條件，即地質構造。①褶皺構造閉合而完整的背斜或穹隆又覆蓋不透氣的地層是良好的儲瓦斯構造，在其軸部煤層內往往積存高壓瓦斯，形成“氣頂”。但是當背斜軸的頂部巖層為透氣巖層或因張力形成連通地面的裂隙時，瓦斯會大量流失，軸部瓦斯含量反而比翼部小。但是在開采高透氣性煤層時，在向斜軸部相對瓦斯涌出量反而比翼部低，這是因為開采越接近向斜軸部，瓦斯補給區(qū)域越來越狹小，補給瓦斯量越來越枯竭，以及向斜軸部裂隙較發(fā)育，煤巖透氣性較好，有利于軸部瓦斯逃逸的緣故。這是因為煤包周圍在擠壓構造應力作用下，煤層被壓薄，形成對大煤包封閉的條件，有利于瓦斯的封存。②斷層斷層對煤層瓦斯含量的影響比較復雜，一方面要看斷層的封閉性，另一方面還要看與煤層接觸的對盤巖層的透氣性。封閉性斷層（壓性、壓扭性和不導水性）而且與煤層接觸的對盤巖層透氣性低時，可以阻止煤層瓦斯的排放，在這種條件下，煤層具有較高的瓦斯含量。由于斷層集中應力帶的影響，距斷層一定距離的巖層與煤層的透氣性因受擠壓而降低，故出現(xiàn)瓦斯含量增高區(qū)。①煤樣實驗室分析采用刻槽法在現(xiàn)場采集全煤樣和軟煤樣，進行煤層實驗室測定，其實驗室分析指標包括煤的工業(yè)分析，瓦斯吸附常數、煤的孔隙率的測定煤的孔隙率、煤的工業(yè)分析、吸附指標、瓦斯突出指標△P、f、 K1P關系曲線等。②已有瓦斯參數的統(tǒng)計分析充分利用某煤礦已有數據，豐富瓦斯地質圖內容，某煤礦已經在井田開拓范圍內大面積進行了瓦斯壓力、煤層瓦斯含量參數的測定，積累了豐富的數據，因此，需要對已有的瓦斯含量、瓦斯壓力數據進行系統(tǒng)的整理分析。④瓦斯解吸還原及K1P法這一方法的基本原理是：在現(xiàn)場采取煤體深部未風化煤樣，并及時測定其瓦斯解吸指標，重慶煤科院主要測定K1值。根據現(xiàn)場測定的煤樣K1值，以K1P關系曲線或表達式來確定相應的煤層瓦斯壓力值，即得到煤樣在原賦存狀態(tài)下的煤層瓦斯壓力。（3）瓦斯賦存模型建立分析煤層瓦斯賦存受地質構造、蓋層、煤層賦存狀態(tài)及煤質、水文地質、巖漿巖侵入等影響，通過井下實測瓦斯含量或壓力與各因素的定量關系，通過單因素、多因素分析，建立瓦斯賦存多元線性回歸模型數學模型。圖3115 瓦斯賦存模型確定流程圖（4）瓦斯地質圖的編繪根據以上幾方面研究，確定出某煤礦各控制性地質構造對瓦斯賦存影響；煤層埋深與煤層瓦斯賦存之間的關系，利用間接法基礎工程，以測定的瓦斯賦存結果作為關鍵點，以直接法基礎工程測定的瓦斯賦存為主要點，以其他指標為輔助點，構架某煤礦瓦斯賦存的網絡，利用專業(yè)瓦斯地質圖軟件編繪某煤礦的瓦斯含量、瓦斯壓力、地質構造等圖件。系統(tǒng)整理和統(tǒng)計分析內容如下：①瓦斯資料整理收集整理編圖范圍內各鉆孔的實測煤層瓦斯含量資料，勘探鉆孔瓦斯資料，分別列表登記，并填在平面圖上；系統(tǒng)整理礦井瓦斯涌出資料，收集歷年瓦斯鑒定資料、礦井瓦斯日報表和通風月（旬）報表，按旬、月平均瓦斯涌出量建立臺帳，并收集礦井交換圖和產量報表配合適用。②地質資料整理按照影響瓦斯形成和保存的地質條件及控制煤層瓦斯賦存規(guī)律的地質因素分項進行整理，主要有：煤巖系特征，煤層圍巖巖性及其變化，區(qū)域地質構造和井田地質構造，煤層厚度及變化，煤的變質程度，煤層產狀變化，煤體結構其它地質條件等，重點包括a井上下對照地形圖；b煤層底板等高線圖；c實測煤層瓦斯基本參數；d突出事故記錄資料；e煤層賦存參數；f煤層頂底板巖性。所以必須定性分析與瓦斯賦存和突出分布有關的各項地質因素，再從諸項地質因素中篩選出起主導作用的因素，并在圖上給予重點表示。編圖步驟是：整理資料、綜合分析、展繪第一性質資料、分項勾繪各種等值線、進行瓦斯區(qū)域和地質區(qū)劃，并劃分瓦斯地質單元。圖紙上有一定數量的充實可靠的各種實際材料點。（1）取樣裝置適用性研究對深孔快速取樣裝置的適用性進行現(xiàn)場測試，得出符合某礦煤層條件的深孔壓風快速取樣技術。（3）管理方法研究某礦瓦斯含量直接測定技術的操作規(guī)范，并編制某礦瓦斯含量直接測定標準和作業(yè)指導書。圖321 某礦深孔瓦斯含量快速測定技術及配套管理體系技術路線圖、要求根據《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》（行業(yè)標準AQ/10472007）的有關規(guī)定，結合礦井巷道布置情況，進行相關參數測定。其測試的目的和要求為：⑴掌握試驗區(qū)域瓦斯基本參數情況，為礦井提供針對性的數據；⑵要求瓦斯含量取樣均采用重慶煤科院專用取樣設備，以保證含量測定的準確性；⑶為瓦斯含量損失量修正提供壓力基礎數據； ⑷在合適的測壓鉆孔中取樣測定其瓦斯含量及其他相關參數；⑸在具備條件的地點施工測壓鉆孔，現(xiàn)場直接測定二1煤層的瓦斯壓力，并計算煤層瓦斯含量；⑹在不具備施工測壓鉆孔的條件下，采用DGC型瓦斯含量直接測定裝置測定二1煤層瓦斯含量。采用主動式測壓，測壓工作需要的主要材料有425標號水泥、U型膨脹劑、4分鍍鋅鋼管、管接頭、壓力表接頭、壓力表等。測壓孔施工結束后，將測壓管安裝在鉆孔中預定的封孔深度，并安好注漿管，根據封孔深度確定水泥的數量，并按一定比例配制成水泥漿，用注漿泵一次連續(xù)將水泥漿注入孔內，封孔完成24小時后，通過高壓針型閥的三通在測壓管上連接壓力表，壓力表連接必須用密封帶或密封墊密封，用管鉗和扳手擰緊。注氮結束后，指定專人每天觀測和記錄壓力表讀數。拆卸壓力表時，如果鉆孔內有水，需要收集、測量鉆孔水量，對瓦斯壓力測定結果進行修正。⑵測壓鉆孔布置按照煤炭行業(yè)標準《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》（AQ/10472007）中有關測壓鉆孔的要求，并結合現(xiàn)有的巷道布置，在以下地點布置測壓鉆孔。 圖322 穿層下向測壓鉆孔封孔示意圖測壓鉆孔設計參數見表321，鉆孔位置布置圖如圖323~325。）鉆孔傾角（176。 圖323 2測壓鉆孔布置圖圖324 4測壓鉆孔布置圖圖325 6測壓鉆孔布置圖⑶鉆孔施工鉆孔的開孔位置應選擇在煤壁或巖石完整的位置；鉆孔施工實際揭露數據可能因地質情況、煤層賦存的變化以及鉆孔施工中傾角和方位角的誤差而與設計參數有所出入。在鉆孔施工中，詳細記錄鉆孔實際方位角、傾角、孔深、以及開孔時間、終孔時間等參數，并觀察、記錄鉆孔瓦斯異?，F(xiàn)象；并按表322所示格式詳細記錄。)方位角(176。在鉆孔施工完成，將準備好的材料和設備輸送到鉆孔位置后就可以封孔，整個封孔過程需要4～6人協(xié)作完成，其中包括一名專業(yè)技術人員。調整封孔泵的位置，盡量水平放置，保證其穩(wěn)定性，放置在安全位置，不嚴重影響巷道行人。封孔材料準備完全。②向鉆孔送測壓管1～2根篩孔管在最前端，并在外層用鐵絲扎緊包裹一層紗窗布。在連接測壓管過程中，管接頭處要纏生料帶以加強氣密性。③注漿在攪拌桶中將水泥、“U”型膨脹劑、速凝劑與清水按一定比例均勻混合，攪拌成糊狀，“U”型膨脹劑的用量為水泥的10％左右，速凝劑的用量為水泥量的2～4％左右。水泥漿的粘度根據鉆孔傾角、封孔長度、注漿泵類型及能力等具體情況和現(xiàn)場經驗而定。用泥漿泵一次連續(xù)將水泥漿注入鉆孔內。⑸施工注意事項打鉆和封孔的施工前礦方要編制的施工相應安全技術措施。各鉆孔在封孔、注氮、安裝壓力表后，每天進行瓦斯壓力觀測，直到壓力穩(wěn)定一段時間為止。煤是古代植物遺體的堆積層埋在地下后，經過長時期的地質作用而形成的。煤是一種發(fā)達孔隙系統(tǒng)多孔性固體，其內部孔隙的發(fā)育程度用煤的孔隙率來表示。煤的吸附性通常用煤的吸附等溫線表示，即在實驗室中，某一固定溫度下，煤的吸附瓦斯量隨瓦斯壓力變化的曲線，其表征參數常用吸附常數a，b來表示。目前，煤的真、視密度（真、假比重）、孔隙率、吸附常數以及煤的工業(yè)分析皆系在試驗室中進行的。表323 煤樣標簽格式（礦井名稱） 煤樣煤層名稱：取樣具體位置：取樣類別：全煤斷面 □ 軟分層 □ 鉆孔 □ 取樣日期：年月日班需要實驗室分析的參數：吸附常數a，b 真比重△pK1P關系（軟分層）□□□□工業(yè)分析假比重f□□□*在需要測定的參數后面劃√⑵煤樣實驗室參數測定根據實驗室測定標準對煤樣進行實驗室分析測試二1煤層煤的瓦斯吸附常數、工業(yè)分析指標、△p和f值等參數并測定二1煤層吸附解吸特性。計算公式為：式中：W──煤層瓦斯含量，m3/t；a，b──吸附常數；P──煤層絕對瓦斯壓力，MPa；Ad──煤的灰分，%；Mad──煤的水分，%；ARD──視密度，t/m3；n──與瓦斯壓力有關的常數n＝（＋）；──井下煤層溫度，取＝30℃；t──煤樣吸附實驗室溫度，t＝30℃；F──煤的孔隙率，%。瓦斯含量Q是指單位質量的煤在20℃和一個大氣壓條件下所含有的瓦斯量，它由可解吸瓦斯含量和常壓吸附量組成，單位為m3/t，其表達基準為原煤基。常壓吸附量是指單位質量的煤在20℃和一個大氣壓條件下所含有的瓦斯量Qa。⑵煤層瓦斯含量測點布置根據井下瓦斯含量直接測定方法的要求，并結合某礦的開拓部署情況，本次在27131工作面及測壓鉆孔施工過程中取測定鉆孔煤層瓦斯含量。計算結果按照表324如實填寫。瓦斯參數測定所需的設備、裝置及記錄表見表32326（所有設備及材料均由礦方提供）。表325 某礦瓦斯壓力測定所需材料一覽表序號材料名稱規(guī)格型號單位數量備注1測壓管2m/根（4分）根180兩端加工管螺紋2注漿管2m/根（4分）根6兩端加工管螺紋3篩孔管2m/根（4分）根12同上并鉆網狀孔洞4閘 閥4分個105管接頭4分個200標件6生料帶卷407棉 紗公斤10封孔所需8水 泥425袋209添加劑（膨脹劑）UEA袋410鐵 絲14kg若干足夠用11壓力表0~4MPa只812鉆機臺1滿足要求的鉆機即可13注漿泵臺1揚程大于30m14采樣袋10kg個20裝煤樣用15海帶kg1016氮氣瓶符合規(guī)程要求瓶317減壓閥國標（量程0～4MPa）個218連接紫銅管按樣品加工根219注氮接頭按樣品加工套220配備管鉗、手鉗、剪刀、皮尺、彈簧秤、手套、扳手等相關