最大鉆屑量smax和鉆屑解吸指標(biāo)δh2

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1、最大鉆屑量Smax和鉆屑解吸指標(biāo)Δh2綜述采用該法預(yù)測時，在工作面打2個(傾斜和急傾斜煤層)或3個(緩傾斜煤層)直徑42mm、長6～10m的鉆孔。鉆孔每打1m測定鉆屑量一次，每打2m測一次鉆屑解吸指標(biāo)。根據(jù)每個鉆孔沿孔深每米的最大鉆屑量Smax鉆屑解吸指標(biāo)K1或Δh2，預(yù)測工作面突出危險性。鉆屑量測量時要求每打1m測定一次，測定方法可用重量法或容量法：重量法。每鉆1m鉆孔，收集全部鉆屑，用彈簧秤稱重；容量法。每鉆1m鉆孔，收集全部鉆屑，用量具測量鉆屑體積。鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)的臨界值應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)確定。如無實(shí)測數(shù)

2、據(jù)，可按表2確定石門揭煤突出危險性。表2煤巷鉆屑指標(biāo)法臨界值SmaxΔh2突出危險性kg/mL/mPa≥6<6≥5.4<5.4≥200<200有突出危險無突出危險技術(shù)原理這種預(yù)測方法是綜合性的，因?yàn)橥瑫r考慮了工作面的應(yīng)力狀態(tài)、物理力學(xué)性質(zhì)、瓦斯含量，即考慮了決定突出危險的主要因素。鉆孔的鉆屑量S(L／m)計(jì)算如下：式中S1—根據(jù)鉆孔直徑計(jì)算的鉆屑量；S2——由于瓦斯能量釋放造成的鉆屑量；S3——由于地壓能量釋放造成的鉆屑量。在鉆頭直徑為42mm時，如考慮到煤的松散系數(shù)(σ=1.3)則S1=1.8L／m，并且沿鉆孔

3、長度是一個常數(shù)。鉆頭進(jìn)入高應(yīng)力狀態(tài)下的煤體時，由于瓦斯壓力的作用使煤體破碎。在危險帶S2≥O.5L／m，在非危險帶S2=O。在地壓作用下鉆孔發(fā)生變形，因而鉆桿不斷研磨煤體，產(chǎn)生S3。計(jì)算和實(shí)測的結(jié)果分別為：危險帶S3算=8.8L／m，S3測=15.8L／m；非危險帶S3算=2.0L／m，S3測=1.9L／m。在突出危險帶中，在鉆孔壁變形的同時發(fā)生冒落，煤的破壞愈高，打鉆延續(xù)時間愈長，含瓦斯愈多，煤冒落愈厲害，這就是突出危險帶鉆屑量高的原因。在煤樣暴露時間和粒度相同時，△h值綜合反應(yīng)了煤的破壞程度和瓦斯壓力(含量)

4、這兩個與突出危險性密切有關(guān)的因素。試驗(yàn)證明，煤的破壞類型越高，則煤的解吸速度越大(圖1)；突出區(qū)煤樣的瓦斯解吸量，遠(yuǎn)比非突出危險區(qū)大(圖2)。圖1不同破壞類型煤樣Δh2值隨時間的圖2炮眼煤樣Δh2值隨時間變化曲線變化曲線(煤樣粒度1～3mm，1—北票臺吉立井550m水平東1／2石門9層(突出)；充瓦斯壓力0.2MPa)2—北票冠山三井-330m水平東1／2石門10層(突出)；1、2、3、4、5—分別為3—北票臺吉四井-370m水平東1石門5A層(非突出)；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類煤樣4—北票臺吉四井-370m水平東2

5、石門10層(非突出)該指標(biāo)為煤炭科學(xué)研究總院撫順分院研究提出的，為了測定解吸指標(biāo)△h2，設(shè)計(jì)了MD-l型解吸指標(biāo)測定儀。打鉆孔或炮眼時，從煤鉆屑中取出固定粒度(1～3mm)和一定質(zhì)量(100g)的煤樣，經(jīng)暴露了3min后，向某一體積空間解吸瓦斯，用該空間壓力的變化(即△h2)來表征煤樣解吸出的瓦斯量。試驗(yàn)證明，煤的破壞類型越高，則煤的解吸速度越大(圖1)；突出區(qū)煤樣的瓦斯解吸量，遠(yuǎn)比非突出危險區(qū)大(圖2)。鉆屑量主要考慮了煤層的強(qiáng)度性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)，而在煤樣暴露時間和粒度相同時，△h值綜合反應(yīng)了煤的破壞程度和瓦斯壓

6、力(含量)這兩個與突出危險性密切有關(guān)的因素。因此，把鉆屑量與瓦斯涌出初速度結(jié)合在一起來預(yù)測突出危險性是合適的。特點(diǎn)及適用范圍鉆屑指標(biāo)法預(yù)測采煤工作面的突出危險性是根據(jù)每個鉆孔沿孔深每米的最大鉆屑量Smax和鉆屑解吸指標(biāo)Δh2是否超過臨界值，如果指標(biāo)等于或大于臨界值，該采煤工作面預(yù)測為突出危險工作面，反之為無突出危險工作面。用最大鉆屑量Smax和鉆屑解吸指標(biāo)Δh2預(yù)測，關(guān)鍵在于兩個指標(biāo)的取得。測定解吸指標(biāo)Δh2，選用MD—2型解吸指標(biāo)測定儀。打鉆孔時，從煤鉆屑中取出固定粒度(1～3mm)和一定質(zhì)量(100g)的煤樣

7、，經(jīng)暴露3min后，向某一體積空間解吸瓦斯，用該空間壓力的變化(即Δh2)來表征煤樣解吸出的瓦斯量。裝備配置根據(jù)不同的地質(zhì)條件，可以采用不同的裝備，但總的說來，要順利完成效果檢驗(yàn)，對裝備有以下要求：鉆機(jī)電機(jī)及附屬電氣設(shè)備必須是防爆型。鉆機(jī)體積小，輕便，便于拆卸及搬遷。鉆機(jī)能打任意角度的鉆孔。取樣用的篩子φ1mm，φ3mm各一個。彈簧稱及量具有足夠的精度，稱量準(zhǔn)確。MD—2型煤鉆屑瓦斯解吸儀。該儀器為煤科總院撫順分院研制，結(jié)構(gòu)見圖3，儀器由水柱計(jì)1、解吸室2、煤樣罐3、三通活塞4和兩通活塞5組成。另配有1mm和3m

8、m的取樣小篩子1套、秒表1塊。儀器主體為一整塊有機(jī)玻璃，外形尺寸為270mm×120mm×34mm，質(zhì)量為0.8kg。圖3MD一2型煤鉆屑瓦斯解吸儀結(jié)構(gòu)示意圖水柱計(jì)；2—解吸室；3—煤樣罐4—三通活塞；5—兩通活塞應(yīng)用案例(1)應(yīng)用范圍條件本技術(shù)適用于各種條件煤層的突出危險性預(yù)測，作業(yè)地點(diǎn)要求有足夠的風(fēng)量和風(fēng)壓，以保證取樣人員的安全。(2)應(yīng)用的具體技術(shù)描述采用該法預(yù)測時