煤的坚固性系数(f)测定方法
煤的坚固性系数(f)测定方法
1、仪器设备及用具
捣碎筒、计量筒、分样筛(孔径20mm、30mm和0.5mm 各一个),天平(最大称量1000g,感量0.5 g)小锤、漏斗、容器。
2、采样与制样
1）沿新暴露的煤层厚度的上、中、下部各采取块度为10cm左右的煤样两块,取样时应沿煤层厚度的上、中、下部各采取块度为10cm左右的煤样两块。
煤样采取后应及时用纸包上并浸蜡封固(或用塑料带包严)以免风化。
2）煤样要附有标签,注明采样地点、层位、时间等；
3）在煤样携带、运输过程中注意不得摔碰；
4）把煤样用小锤碎制成20~30mm的小块,用孔径为20至30mm的筛子筛选；
5）称取制备好的煤样50g为一份,共5份。
1、测定步骤
1).将捣碎筒放置在水泥地板或明或2cm厚的铁板上,放入试样一份,将
2.4Kg重锤提高到600mm高度,是起自由落下冲击试样,每份冲击3次,把
5份捣碎后的试样装在同一容器中；
2).把每组(5份)捣碎后的试样一起倒入孔径0.5mm分样筛中筛分,筛到不
在漏下煤粉为止；
3).把筛下的煤粉末用漏斗装入计量筒内,轻轻敲打使之密实,然后轻轻
插入具有刻度的活塞尺与筒内粉末接触。
在计量筒口相平处读取数
l( 即粉末在计量筒内实际测量高度,读至毫米)。
当F≧30mm时,冲击次数n,即可定为3次,按以上步骤继续进行其他各
组测定；
当F<30mm时,第一组煤样作废,每份冲击次数n改为5次,按以上步骤进
行冲击、筛分和测量,仍以每5份作一组,测定煤份高度l。
1、坚固性系数的计算
坚固性系数的计算:
mm l n f l
n
f ,20
-----------=
测定平行样3组(每组5份),取算数平均值,计算结果取一位小数；
1、软煤坚固性系数的确定
如果取得的煤样粒度达不到测定f 值所要求粒度(20~30mm),可采取粒度
为1~3mm 的煤样按上要求进行测定,并按下式换算:
当 f 1~3>0.25时, f=1.57f 1~3-0.14
当 f 1~3 ≦0.25时, f=f 1~3 式中: f 1~3------粒度为1~3mm 时煤样的坚固性系数。
3.2煤的坚固性系数测定
A∝(△S)n
(1)
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二、实验原理
•实验表明，n一般为1。以单位重量物料所增加的
表面积而论，表面积与粒子的直径D成反比：
D2 1 S∝ 3 D D
设和分别表示物料破碎前后的平均尺寸，则 表面积就可以用下式表示：
1 1 A K（ ） Dh Dq
式中K为比例常数，与物料的强度 (坚固性)
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五 数据分析
•坚固性系数按下式计算：
f＝20n/L
式中： f—坚固性系数； n—每份试样冲击次数，次；
L—每组试样筛下煤粉的计量高度，mm。
当f1-3＞0.25时，f＝1.57f1-3－0.14； 当f1-3≤0.25时，f＝f1-3。 式中f1-3—粒度为1～3mm时煤样的坚固性系数。
××学院
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一、实验目的
•1、通过实验使学生掌握煤的坚固性系数f的含义、作用
及落锤破碎测定法（简称落锤法）的测定原理及测定方 法。
•2、计算煤的坚固性系数f值。
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二、实验原理
煤的坚固性可用煤的坚固性系数的大小来表达。 测定方法较多，国内较为常用的为落锤破碎法，简称落 锤法。 这种测定方法是建立在脆性材料破碎遵循面积力 能说的基础上，认为“破碎所消耗的功 (A) 与破碎物料 所增加的表面积(△S)的n次方成正比”即
每份冲击1－5次（根据试样的软硬程度来定），把5份捣碎
后的试样装在0.5mm的筛子内；
© 安全工程实验教程Fra bibliotek四 实验步骤
（ 3 ）把 5 份捣碎后的试样用 0.5mm 的筛子进行筛选，
筛至不 再漏下煤粉为止；
（ 4 ）把筛下的粉末用漏斗装入计量筒内，轻轻敲打 使之密实，然后在计量筒口相平处读取煤粉高度 L （单位是mm）。
煤与瓦斯突出矿井鉴定规范(完整版)
煤与瓦斯突出矿井鉴定规范（完整版)S 13 100D 09 备案号:17332—2006 中华人民共和国安全生产行业标准AQ 1024—2006代替MT637—1996煤与瓦斯突出矿井鉴定规范Specification tor identification of coal and gas outburst mine2006-02-发布 2006-12-01实施国家安全生产监督管理总局发布AQ 1018—2006前言本标准依据原国家安全生产监督管理局国家煤矿安全监察局2004年颁布的《煤矿安全规程》、原煤炭工业部1995年颁发的《防治煤与瓦斯突出细则》和国家煤矿安全监察局2005年下发的《关于加强煤与瓦斯突出矿井鉴定工作的通知》文件，以对原煤炭行业标准MT637—1996进行的修订。
本标准代替MT637—1996《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》。
本标准与MT637—1996相比主要变化如下:a) 对范围进行了扩展(本标准1);b) 增加了“规范性引用文件”(本标准2);c) 修改了“煤与瓦斯突出矿井”的定义(本标准3.3;MT637—1996的2.3); ) 将“鉴定报告的审批程序”637—1996的8)完美为“鉴定与审批程序”(本d 标准4);e) 将判据与判定规则(MT637—1996的3.4.5)合并到鉴定方法一章中(本标准5);f) 增加了用抛出煤的吨煤瓦斯涌出量判定突出的指标，计算方法和判断规则(本标准5.1.2和5.2.2);增加了用突出预兆判定煤层突出危险性的指标(本标准5.1.3)，细化了原有指标的采用、测定方法和测点要求(本标准5.1.3、附录A和附录B;MT637—1996的4);增加了判定非突出煤层的范围界定(本标准5.2.3);g) 增加了对突出矿井鉴定报告的格式要求(本标准7.2);2000(标准化工作导则第一部分:标准的结构和编写h) 按照GB/T1.1—规则)的要求，对MT637—1996的部分内容编写格式进行了规范(本标准5.6.7.8;MT637—1996的3.6.7.9);i) 对附录C的部分术语和错别字进行了修改，将“突出”改为“瓦斯动力现象”(附录C);j) 增加了对附录A和附录B。
煤的坚固性系数测定的实验研究
煤的坚固性系数测定的实验研究
以《煤的坚固性系数测定的实验研究》为标题，本文旨在介绍煤的坚固性系数测定的实验研究，以及测试的基本原理和具体步骤。
煤的坚固性系数是衡量煤种坚固性的重要物理量，它可以反映煤种坚固性、粉煤比密度和煤粉等性质。
煤坚固性系数的大小，可以指示煤的坚固性和它的抗爆性能，给煤矿开采、煤炭技术加工和煤炭质量分析等提供重要的理论依据。
因此，确定煤的坚固性系数变得尤为重要。
煤的坚固性系数测定，基本上是用硬度法来测定，它采用装有摩擦碰磨损仪的硬度仪对试样进行摩擦碰磨损测试。
具体来说，煤的坚固性系数测定步骤如下：
（1）准备试样：测试煤样品应按标准样品应用规定，经烘干后至干基品位；
（2）设置试验参数：将振动幅度设置为60 N/cm，摩擦碰磨损仪的滚筒直径设置为25 0.1mm，频率设置为70 5HZ；
（3）进行测试：将煤样品放在滚筒上，以恒定的频率、恒定的压力、振动幅度下，连续摩擦碰磨损；
（4）记录测试数据：记录煤样品摩擦碰磨损实验起始石英厚度和终止石英厚度，算出煤坚固性系数；
（5）计算煤坚固性系数：根据参数来计算煤的坚固性系数，公式为：K = (t/T) (p/P) (V/V0) (F/F0)；
本文介绍了煤的坚固性系数测定的实验研究，以及测试的基本原
理和具体步骤。
它可以反映煤种坚固性、粉煤比密度和煤粉等性质，给煤矿开采、煤炭技术加工和煤炭质量分析等提供重要的理论依据。
通过硬度法，采用装有摩擦碰磨损仪的硬度仪对煤样品进行摩擦碰磨损测试，并根据参数来计算煤的坚固性系数，准确测定出煤的坚固性系数以及对它的抗爆性能的指示。
2019全员防突培训题库
全员防突培训题库单选：一、下列选项中属于局部防突措施的是（）。
答案：A：开采保护层；B：预抽煤层瓦斯；C：水力冲孔； D：煤层注水正确答案：C说明：防突工作坚持区域防突措施先行，局部防突措施补充的原则。
区域防突措施包括：开采保护层、预抽煤层瓦斯；局部防突措施包括：预抽瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、超前钻孔、松动爆破、水力疏松等。
二、当煤的坚固性系数f（）时，认为该煤层具有突出危险。
答案： A≥ 0.5； B＞1； C≤0.5； D＜1正确答案：C说明：《防治煤与瓦斯突出规定》第十三条规定，当动力现象特征不明显或者没有动力现象时，应当根据实际测定的煤层最大瓦斯压力P、软分层煤的破坏类型、煤的瓦斯放散初速度Δp、和煤的坚固性系数f等指标进行鉴定。
全部指标均达到或者超过临界值的，确定为突出煤层。
f 值是煤的坚固性系数，其临界值为0.5，坚固性系数越小，突出危险性越大，是确定煤层具有突出危险性的重要数据之一。
三、随着（），突出的危险性增大。
答案：A：煤层深度增加；B：煤层倾角的减小；C：煤层厚度的减小；D：煤体硬度的增大正确答案：A说明：矿压分为静压或动压，所谓静压即巷道上方原岩自重对巷道形成的压力，深度越大，静压作用在煤体上的压力也愈大，所以随深度增加突出危险性增大。
煤层倾角、煤层厚度增大，突出危险性都将增大，而煤体的硬度（坚固性系数）越大，突出危险性越小。
四、下列现象中属于煤与瓦斯突出的预兆是（）。
答案： A：瓦斯涌出异常；B：煤壁出汗；C：煤壁挂红； D：钻孔出水正确答案：A说明：煤与瓦斯突出分为有声预兆和无声预兆。
有声预兆有：煤炮声、雷鸣声、机枪声、支架劈裂声等。
无声预兆有：顶板来压，片帮、掉渣、煤壁向外鼓、层理紊乱、煤质变软、瓦斯涌出忽大忽小、煤壁发冷，气温下降等。
煤壁出汗属于煤炭自燃预兆，煤壁挂红、钻孔出水是透水预兆。
了解这些预兆对我们职工的安全防范意识和自保、互保有很大的帮助。
五、佩带自救器撤离危险区域时，如果感到吸气干热且不舒服（）。
突出危险性的参考临界值
突出煤层鉴定的单项指标临界值
根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值
石门揭煤工作面突出危险性预测综合指标D、K参考临界值
钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性的参考临界值
钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值
复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值
R值指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性
R=（）（q max-4）
S max每个钻孔沿孔长的最大钻屑量，L/m
q max每个钻孔的最大钻孔瓦斯涌出初速度，L/min
判定各煤层煤巷掘进工作面突出危险性的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按以下指标进行预测：
当所有钻孔的R值小于6且未发现其他异常情况时，该工作面预测为无突出危险工作面；否则，判定为突出危险工作面。
K1K2Si及f指标简介
K1、K2、S 、i及f指标简介1、煤与瓦斯突出的三因素煤与瓦斯突出就是煤与瓦斯大量从工作面抛出，突出煤层要发生突出必须具备以下三个因素。
a.地压靠近工作面必须有地压活动，地压是指由于采掘活动在采掘工作面附近形成地应力重新分布的结果。
它与采掘地点据地表的垂直深度与煤层的强度有关。
且成正比关系。
即煤层埋藏越深、煤的强度越大，则靠近工作面的应力集中程度就越高。
因此造成采掘工作面应力变化的最根本条件是煤层的强度变化，尤其是突变，即煤层的强度突然变软（由硬突然变软）。
b.瓦斯煤层中的瓦斯是搬运突出煤的主要动力来源。
煤层中的瓦斯由两部分组成，一部分是游离状态的瓦斯，即存在煤块空隙空间的自由状态下的气体。
另一部分是吸附状态的瓦斯，在地压的作用下粘贴在煤的表面，就像早餐中的麻元团上的芝麻，芝麻只能在糯米团的表面粘一层，这种现象就叫吸附现象。
当环境压力下降后，吸附在煤表面的瓦斯就会从煤分子表面脱离出去，压力下将越大，瓦斯脱离的速度也越大，脱离的瓦斯量也越多。
煤层中的瓦斯的释放速度达到一定程度时，形成的强大瓦斯气流，就会将已被地压压破碎的煤块抛出工作面到较远的距离。
所以瓦斯突出必须具有一定的瓦斯解吸速度，举个例子：大家就会明白，为什么大风可以吹倒房屋，并将物体吹到很远的地方，而微风却不会发生上述的现象。
另外由于工作面煤层的透气性较小（瓦斯气流在煤层中流动的阻力）在靠近工作面的地方就会形成形成个较高的瓦斯压力梯度，（梯度是指单位长度上的压力差值，即1端的瓦斯压力减去2端的瓦斯压力，其差值除以两端的距离），压力梯度越大，会形成工作面内部向采掘工作空间的推力，当其值大于煤层顶底板与煤层之间的阻力值时，工作面也会由于瓦斯压力梯度过大而发生破坏，形成突出。
c.煤层强度。
强度越小的物体在受到同样外力的作用下越容易遭到破坏，这是常识。
煤的强度越小其解吸速度越大。
煤的强度与煤层的构造有关（或与煤的坚固性系数有关）坚固性系数较小的煤，抗压能力低，其瓦斯解吸速度就高，突出危险性就越大。
煤的坚固性系数测定的实验研究
第2期东北煤炭技术N o.2 1997年4月 Co al T echnolo gy of N or theast China A pr.1997煤的坚固性系数测定的实验研究石必明(淮南矿业学院采矿系 淮南 232001) 摘 要 通过对实验结果的分析,得出了煤样水分含量与其坚固性系数之间的关系;同时得出潮湿煤样干燥后的坚固性系数低于原始干燥煤样的坚固性系数;还得出了同一煤样的坚固性系数随撞击次数的增加而增大,并据此提出了最佳撞击次数的确定方法。
关键词 煤样 水分 撞击次数 坚固性系数 煤的坚固性系数是反映煤体坚固性的一个相对指标,其值越大,表明该煤体愈稳定,在同样的瓦斯压力和地应力作用下,越不易发生突出。
脆性材料破碎时遵循面积力能说,即“破碎物料所消耗的功与破碎物料所增加的表面积成正比。
”并由此导出,在破碎功和破碎前物料的平均直径一定时,物料的坚固性与物料破碎时产生的粉尘量成反比。
一般地,煤与瓦斯突出都发生在煤层的软分层中。
因此,煤的坚固性可以作为突出的一项重要预测指标。
因此,对其测定的准确性直接影响到突出预测的可靠性。
我国常用的测定方法是落锤破碎法,该法除对煤样的粒度有要求外,对其它的实验条件无明确规定。
因此,给操作者带来许多盲目性和随意性,从而使测值与真实值有较大的偏差,有时甚至会产生相反的结果。
例如,对淮南C13煤层煤样测定表明,当煤样水分含量从2%上升到10%时,煤的坚固性系数从0.91增大到2.5。
另外,被水浸泡后的烘干煤样的落锤撞击次数对测定结果也有较大影响。
为此,通过实验分析找出它们之间的影响关系,以便提高煤的坚固性系数测定结果的真实性。
1 水分对测定结果的影响理论分析可知,水进入煤体后,改变了煤体的物理力学性质,结果使煤的延性增加,脆性减弱。
当煤体受外力作用时,脆性破裂即变为塑性变形。
在每次撞击煤样的冲击功和煤样量一定时,煤样破碎产生的粒径小于0.5mm的煤粉量减少,导致煤的坚固性系数测值偏大。
瓦斯参数的测定方法
abP (1 − W − A) d 1 + bP
Wm = k p +
abP (1 − W − A) d 1 + bP
式中，Wm——每 1m3 煤的总瓦斯含量，m3/m3； kp——煤的孔隙率， %， 煤的孔隙率是指单位体积煤中所含有的孔隙体积， 一般在 8～ 12%左右。 图 4-6 反映了吸附瓦斯量和游离瓦斯量以及总瓦斯量的关系。从图中可以看出，在瓦斯 压力比较低时，吸附瓦斯量占绝大部分，随着瓦斯压力的增加，吸附瓦斯量渐趋饱和，而游 离瓦斯量所占的比例则逐渐提高。因此，在深部地层中，煤层和岩层中所含的游离瓦斯量往 往可以达到相当大的数值。 如果将每 m3 煤的瓦斯含量变为每 1t 煤的瓦斯含量，则
将上述测定结果，按要求填写表格，提出最终实验报告。 结果评定： 1） 合格样品： 钻孔煤心采取率大于 75%， 提钻过程中因故障停顿时间不超过 10～15min； 煤样在空气中暴露时间不超过 10～15min；密封罐不漏气；瓦斯解析测定中量管不漏气；含 量气路无堵塞；脱气时没有瓦斯损失；煤样灰分含量不超过 40%；记录完整齐全。 2）参考样品：凡有一项不符合上述要求的样品，划为参考样品。
1 2 3 4 5 6 7 8
瓦斯
图 4-5
胶圈—压力粘液封孔系统
1—外管；2—胶圈；3—内 管；4—导液管； 5—支撑外管；6—压力 粘液；7—胶圈；8—内挡盘
这种方法在井下操作时，使用胶圈——压力粘液瓦斯压力测定仪。首先，在预定测压地 点的岩巷中向煤层打钻，钻孔见煤后立即停钻。将测压仪活节内、外管依次连接好，封孔深 度和封孔段长度按测压点的地质条件确定。打钻结束后，冲洗钻孔，排除封孔段的钻屑，将 测压仪送入钻孔。转动加压把手，使胶圈膨胀，严密封闭钻孔，然后用高压二氧化碳驱动粘 液进入钻孔封孔段， 即完成封孔任务。 再通过注气入口向钻孔注入补偿气体。 在测定过程中， 当粘液压力不足时，可再向粘液罐加压。 这种测压方法在原理上突破了国内外原有测压方法的设计思想， 井下操作比较简便， 可 以大大缩短测定瓦斯压力的时间，这对现场生产和安全都有现实意义。
《煤矿防突作业》新增试题
√
判断
×
判断
√
判断
×
判断
√
判断
×
判断
×
判断
√
判断
煤的瓦斯放散初速度指标是表 18 示含有瓦斯的煤体暴露时放散 瓦斯快慢的一个指标。
√
判断
测定煤的瓦斯放散初速度指标 19 时，应先对试样进行充气 1.5h，然后再脱气1.5h。
×
判断
测定煤的瓦斯放散初速度指标 20 时，对试样进行充气的瓦斯压 力为0.1MPa。
ABCD
多选
ABCD
多选
测量煤层瓦斯压力时，测定地 72 点一般应选择在（ ）。
AB
多选
73
采集煤样对煤层瓦斯含量进行 测量，应遵循（ ）。
A 对于柱状煤芯，采取中间不含 矸石的完整部分 B 对于粉状及块状煤芯，要剔除 矸石及研磨烧焦部分 C 不应用水清洗煤样 D 煤样保持自然状态装入密封罐 中，不可压实 A B C D A B C D A B C D A B C D 现场自然解吸瓦斯含量 损失瓦斯量 粉碎前脱气量 粉碎后脱气量 真空泵 纯甲烷瓶 煤样容器 玻璃管系统及水银压力计 上 中 下 两侧 二氧化碳CO2 氢气 甲烷 硫化氢
B
单选
比较直接法和间接法测定煤层 47 瓦斯含量，直接法的特点是（ ）。
A
单选
比较直接法和间接法测定煤层 48 瓦斯含量，间接法的特点是（ ）。
C
单选
49 井下自然解吸瓦斯量测定采用（
D
单选
直接测定煤层瓦斯含量时，对 50 煤样瓦斯损失量的说法正确的 是（ ）。
C
单选
用CWY30型钻孔瓦斯涌出初速度 测定仪时，若在一个档位指针 51 摆动达不到0.5刻度时，在（） s内调到低一级档位。 煤的瓦斯放散初速度指标Δ p是 从现场采取煤样后，在实验室 52 内进行吸附瓦斯，放散后，观 测50s内（ ）的变化值。
8任务八 突出煤层鉴定和矿井防突管理 (2)
任务八突出煤层鉴定和矿井防突管理主要内容一、突出煤层和突出矿井鉴定二、突出矿井建设和开采基本要求三、防突管理及培训四、实训与操作-编写防突专业队伍岗位责任制和防突应急预案煤矿企业在生产建设过程中，必须消除危险，预防事故，确保职工人身不受伤害，国家财产免遭损失，保证生产的正常进行，这是煤矿安全生产的一项基本任务。
煤与瓦斯突出是煤矿严重自然灾害之一，在煤矿事故中，瓦斯事故无论在事故总次数还是死亡人数，仅次于顶板事故。
而且一旦发生突出事故，往往都是重大、特大或特别重大事故。
突出是煤矿一种极其复杂的动力现象，其影响因素多，随机性大。
屹今为止，突出机理仍处于假说阶段。
在当前条件下要完全控制这种灾害还有一定的难度。
因此，在生产前后必须对煤层和矿井进行突出鉴定，从技术、管理、装备和人员素质方面全面加强，以达到减少或消除突出的目的。
一、突出煤层和突出矿井鉴定（一）突出煤层和突出矿井的定义1．突出煤层突出煤层，是指在矿井井田范围内发生过突出以及经鉴定或认定有突出危险的煤层。
这里的“在矿井井田范围内”是指经国土资源部门批准的矿井范围。
在此范围内的煤层只要有一处且只要实际发生了一次突出或只要有一处经鉴定有突出危险，则整个矿井井田范围的该煤层均为突出煤层。
2．突出矿井突出矿井，是指在矿井的开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。
如果在矿井的生产乃至开拓范围内存在或出现了突出煤层，则整个矿井全部为突出矿井，应按突出矿井管理。
另外，突出煤层必须是经过一定的程序确认的煤层，这和某些煤层仅仅“按突出煤层管理”是有重要区别的。
有突出矿井的煤矿企业主要负责人及突出矿井的矿长是本单位防突工作的第一责任人。
有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设置防突机构，建立健全防突管理制度和各级岗位责任制。
比如，有的煤矿企业可以设置防突办事机构——防突办公室，也可以在煤矿企业主管通风安全的职能部门内设置防突科，等等。
在实际生产中，也有的煤矿成立防突办公室或在通风科内设置防突组，以负责防突的业务管理。