鉆孔瓦斯涌出初速度的測定方法

中華人民共和國煤炭工業部1996—12—30批準 1997—11—01實施
前言
鉆孔瓦斯涌出初速度是用于煤礦井下工作面預測煤與瓦斯突出危險或防突措施效果檢驗的一項重要指標，它是經過國內外廣大煤炭科技人員經過長期的研究和試驗得出的。雖然在研究過程中形成了一套可行的測定操作方法，但由于沒有對測定儀表、測定過程等細節內容進行更嚴密的測試、考察和研究，也沒有形成一個可供煤礦測定人員作為依據的規范性文件，使得在一些突出礦井中，由于測定操作不正確等原因，造成預測失誤，甚至釀成了人身傷亡事故。因此，制定本標準，可以使廣大突出礦井正確測定鉆孔瓦斯涌出初速度，避免或減少不必要的失誤所造成的損失，對促進突出礦井的安全生產有著重要的意義。
本標準以中華人民共和國煤炭工業部制定的《防治煤與瓦斯突出細則》(1995年版，簡稱《防突細則》)為依據。
附錄A為標準的附錄。
本標準由煤炭工業部科技教育司提出。
本標準由煤炭工業部煤礦安全標準化委員會歸口。
本標準起草單位：煤炭科學研究總院重慶分院。
本標準主要起草人：孫東玲、龍伍見、徐三民、王先義、陳慶。
本標準委托煤礦安全標準化技術委員會煤礦瓦斯防治及設備分會負責解釋。
1 范圍
本標準規定了鉆孔瓦斯涌出初速度的測定原理、儀表及工具和測定過程。
本標準適用于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。
2 定義
本標準采用下列定義。
鉆孔瓦斯涌出初速度 initial velocity of gas emission from borholes
在煤層中按規定的技術要求施工鉆孔，在達到預定深度，2min時，在規定長度鉆孔內涌出的瓦斯流量。用符號qm或q表示，其單位為L／min或L／m·min。
3 測定原理
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1 m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時規定長度鉆孔的瓦斯流量。其測定方法示意圖見圖1。
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
圖1 鉆孔瓦斯涌出初速度測定方法示意圖
4 儀表及工具
4．1 測定裝置：
a) 測量室管 長度有0．5m和1．0m兩種規格。
b) 封孔器 壓氣密封系統的工作壓力不小于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。
c) 導氣管 當瓦斯流量為5L／min時，導氣管內孔的總阻力不大于300Pa。
d) 壓力表 量程為0～0．6MPa，準確度應優于2．5級。
4．2 流量計 量程應包括1～30L／min的流量范圍，準確度應優于2．5級。流量計應符合相應的國家計量檢定規程的規定。
4．3 常用工具：
秒表 一只。
地質羅盤 一個。
皮卷尺(規格：5m) 一個。
扳手(規格：200mm) 二把。
管鉗(規格：300mm) 二把。
鋼絲鉗 一把。
5 測定過程
5．1 鉆孔布置
5．1．1 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2 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
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3 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
5．1．2 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，孔深根據工作面條件確定，但不得小于3．5m(見圖4)。
1一運輸平巷；2一回風干巷；3一鉆孔
圖4 回采工作面鉆孔布置平面圖
5．1．3 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。
5．2 測定步驟
5．2．1 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。
5．2．2 打孔：
按5．1的有關要求布置鉆孔，在每段鉆孔鉆進前應在鉆桿上標識出預定的打鉆深度。鉆進時應避免鉆桿擺動，鉆進速度應控制在0．5～1 m／min。
5．2．3 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。全部操作應在規定的時間內完成。
5．2．4 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，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，后一讀數減去前一讀數即為鉆孔瓦斯涌出初速度值。
5．2．5 退出封孔器：
測定完成后，將膠囊泄壓，從鉆孔中退出封孔器。
5．2．6 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1 m應測定一次鉆孔瓦斯涌出初速度。
5．3 測定記錄
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、響煤炮等動力現象。
測定數據的記錄格式見附錄A。

附 錄 A

(標準的附錄)

測定數據的記錄格式

表A1 鉆孔瓦斯涌出初速度測定記錄表

工作面名稱：_________ 循環編號：_________ 工作面位置：_______________________

煤層厚度：_________ 傾角：_________ 巷道方位：_________ NO：_________

孔號	鉆孔參數		開孔位置，m		孔深	動力現象描述		巷道素描
	方位	傾角	距中線	距腰線	m
1
2
3
4
孔號	鉆 孔 深 度，m
	鉆孔瓦斯涌出初速度，L／(min·m)或L／min
1
2
3
4
測定人員：__________________ 測定日期：______年______月______日______班