钻孔瓦斯涌出初速度测定方法
铁路瓦斯隧道技术规范(TB10120
铁路瓦斯隧道技术规范(TB201 隧道的瓦斯来；隧道通过的地层层序、年代、岩层种类及含煤地层的分布，煤层数及顶底板特征和位置，煤层厚度、倾角，隧道穿煤里程及长度；煤层的主要物理性质和指标以及工业成分分析^p ，包括颜色、光泽、重度、硬度、水分、挥发分、固定碳、灰分、瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯放散初速度等；煤的自燃及煤尘爆炸性判断，煤与瓦斯突出危险性判断；5 采空区形态，接替及规划采区位置及压煤量；6 煤层的瓦斯带和瓦斯风化带位置；查明形成瓦斯的地质构造，包括煤层、油页岩层所处的构造部位，天然气的生成、运移、储集、封闭条件及影响因素，地下水对天然气运移、储存的影响。
3.3 瓦斯预测与评估4 设计4.1 瓦斯隧道分类3/min 时，为低瓦斯工区；大于或等于0.5m3/min 时，为高瓦斯工区。
1 瓦斯压力P≥0.74MPa（测定方法按附录D）;2 瓦斯放散初速度△ P≥ 10（测定方法按附录E）;3 煤的坚固性系数 f ≤0.5（测定方法按附录4 煤的破坏类型为Ⅲ类及以上（破坏类型按附录4.2 衬砌结构F）; A）。
地段等级三二一表 4.2.1 3＜0.5≥0.5--瓦斯地段等级瓦斯压力（ MPa ）＜0.15≥ 0.15 并＜ 0.74≥0.74注：当按吨煤瓦斯含量及瓦斯压力确定的地段等级不一致时，应取较高者。
表 4.2.3衬砌防瓦斯措施封闭措施瓦斯地段等级三二一围岩注浆选用喷射混凝土中掺气密剂选用采用设置瓦斯隔离层采用采用模筑混凝土中掺气密剂采用采用采用模筑混凝土中掺钢纤维--选用来于网络施工缝气密处理采用采用采用-10 -11气密处理，其封闭瓦斯性能不应小于衬砌本体。
1 水泥宜选用强度等级为 32.5 的硅酸盐和普通硅酸盐水泥，不得采用其他水泥；2 砂的细度模数M ≥ 2.7，含泥量不大于 3，不得使用细砂；3 石子的最大粒径Dma≤40mm，级配宜为 2～3 级，含泥量不大于1，不得有泥土块，或泥土包裹石子表面，针片状颗粒含量不大于15％；4 气密剂宜选用 FS-KQ 型，掺量应符合设计要求，气密剂为硅灰、粉煤灰及高效减水剂的复合剂。
瓦斯初速度
瓦斯涌出初速度的指标和国标中的规定<<防突规定>>第七十六条采用复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，在近水平、缓倾斜煤层工作面应当向前方煤体至少施工3个、在倾斜或急倾斜煤层至少施工2个直径42mm、孔深8～10m 的钻孔，测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。
钻孔应当尽量布置在软分层中，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔开孔口靠近巷道两帮0.5m处，终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2～4m处。
钻孔每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S，并在暂停钻进后2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q。
测定钻孔瓦斯涌出初速度时，测量室的长度为1.0m。
各煤层采用复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的指标临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表6的临界值进行预测。
如果实测得到的指标q、S的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面预测为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。
表6 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钻孔瓦斯涌出初速度q（L/min）钻屑量 S （kg/m）（L/m）5 6 5.4第七十七条采用R值指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，在近水平、缓倾斜煤层工作面应向前方煤体至少施工3个、在倾斜或急倾斜煤层至少施工2个直径42mm、孔深8～10m的钻孔，测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。
钻孔应当尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2～4m处。
钻孔每钻进1m收集并测定该1m段的全部钻屑量S，并在暂停钻进后2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q。
测定钻孔瓦斯涌出初速度时，测量室的长度为1.0m。
根据每个钻孔的最大钻屑量S max和最大钻孔瓦斯涌出初速度q max 按式(3)计算各孔的R值：R＝ (S max-1.8) (q max-4) (3)式中 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。
突出预测方法讲解
突出预测方法根据我国的法定突出预测方法有以下几种方法一．测定地应力的方法最简便的方法是测定钻孔的每米的排粉量，或叫钻屑量，通常以S表示。
在工作面的软分层中打直径42mm的钻孔，每隔2m测定其钻屑每米钻孔长度的排出量。
正常值为1.8L/m,或2.5Kg/m,若钻屑量大于或等于此值的2.5 被时，煤层的地应力水平以达到具有突出危险的水平。
二．测定瓦斯因素的方法测定瓦斯因素的方法有钻孔瓦斯涌出初速度法、钻屑解吸指标法，钻屑解吸指标法包括△h2和 k1法、另外的就是R指标法。
1.钻孔瓦斯涌出初速度法，俗称小q法。
在没有受到采动影响的工作面的软分层中打直径42mm的的钻孔，孔长6~8m,用专用的橡胶气囊封孔器快速封孔，测量室长度为0.5~1m,用专用的流量计测定其初始流量，此流量为瓦斯涌出初速度。
测量必须在打完孔后2min内测出，否则所测数值不准确。
2.△h2方法在工作面软分层中打直径42mm，长度8~10m的钻孔，共打2~3个，每个钻孔，每隔2m取样一次，煤样用直径1~3mm的分样筛筛分，取小于3mm,大于1mm的煤样10g，放入△h2测定仪中，取样到测定启动时间为3min,启动测定后2min 时，由于煤样的瓦斯解吸作用，使标准变容仪器的水柱上升，其2min 内的上升值为△h2。
当△h2大于或等于200Pa 时，煤层中的瓦斯因素已具备突出的能量。
3. k 1测定方法在工作面软分层中打直径42mm ，长度8~10m 的钻孔，共打2~3个，每个钻孔，每隔2m 取样一次，煤样用直径1~3mm 的分样筛筛分，取小于3mm,大于1mm 的煤样装满入k 1测定仪中的煤样瓶，取样到测定启动时间为2min,关闭通向大气的阀门并启动测定仪后,仪器每隔0.5min 自动采样一次，历时5min,共采样10次。
输入钻孔取样深度和测定前的暴露时间（2min ），仪器用最小二乘方的方法自动计算出k 1值，输入S 值后，仪器根据程序，自动找出最大k 1值，并根据s 值判断出工作面的突出危险程度。
钻孔瓦斯涌出初速度q的数学模型建立
参考文献：
［1］ 王兆丰，刘军． 我国煤矿瓦斯抽放存在的问题及对策 探讨［J］． 煤矿安全，2005，36（ 3） ： 29 － 32．
［2］ 李付涛，杨胜强，徐全，等． 瓦斯综合抽放技术的应用 ［J］． 煤炭技术，2010，29（ 12） ： 99 － 101．
煤与瓦斯突出是煤矿井下采掘过程中发生的一 掘进时，可以采用钻孔瓦斯涌出初速度法、R 值指标
种极其复杂的动力现象，是严重威胁煤矿安全生产 的自然灾害之一。目前国际上还没有找到有效的防 治煤与瓦斯突出的方法，随着开采深度的加大，地压 的增大，煤与瓦斯突出事故呈持续上升趋势，因此做 好煤与瓦斯突出预测工作成为了重中之重，因此，就 有了突出预测指标。然而从煤与瓦斯突出预测的角 度来看，煤与瓦斯突出预测指标必须能够反映地应 力、瓦斯压力、瓦斯含量的大小以及煤层破坏程度。
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掌握了相同或相似瓦斯地质条件下，顶板走向 钻孔抽采效果最优的主要技术参数，做到了顶板走 向钻孔抽采效果最大化，对于瓦斯地质条件类似的 相邻矿区有一定的借鉴作用。
［3］ 刘文军． 影响顶板走向钻孔抽放效果的因素分析［J］． 矿业安全与环保，2004，31（ 6） ： 48 － 49．
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（ 第 43 卷第 2 期）
分析·探讨
钻孔瓦斯涌出初速度 q 的数学模型建立
凡海东，蔡成功，王 尧，王天泰
（ 河南理工大学 瓦斯地质研究所，河南 焦作 454003）
摘 要： 通过对钻孔瓦斯涌出初速度的影响因素的综合全面理论分析，运用量纲理论和方法分析
煤层瓦斯基本参数测定方案
煤层瓦斯基本参数测定方案二零一三年八月目录1 煤层瓦斯压力测定 (1)1。
1 测压操作步骤 (2)1.2 瓦斯压力测定结果 (3)2 煤层瓦斯含量测定 (3)2.1 测定方法及过程 (4)2。
2 煤层瓦斯含量测定结果 (5)3 煤层透气性系数测定 (7)3。
1 测定原理 (7)3。
2 测定方法 (8)3。
3煤层透气性系数计算结果 (9)4 钻孔瓦斯流量衰减系数的测定 (9)4.1 测定原理 (10)4.2 测定方法 (10)5 煤的破坏类型测定 (12)6 煤的坚固性系数测定 (12)6.1 仪器设备 (12)6。
2 煤样制取 (12)6。
3 测定步骤 (13)6。
4 数据计算 (13)7 瓦斯放散初速度测定 (14)7.1 仪器设备 (14)7.2 煤样制取 (14)7。
3 测定步骤 (14)7。
4 数据计算 (15)8 煤层瓦斯吸附常数测定 (15)8。
1 煤样制取 (16)8.2 测定步骤 (16)8.3 试验结果输出 (18)9 煤层瓦斯钻屑指标测定 (19)9。
1 钻屑量测定 (19)9.2 钻屑瓦斯解吸指标测定 (19)煤层瓦斯基本参数的测定主要包括煤层瓦斯压力、含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、煤的破坏类型、坚固性系数、放散初速度、瓦斯吸附常数、煤层瓦斯钻屑指标、钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯抽采参数的测定。
煤层瓦斯基本参数的测定，可以为矿井瓦斯防治和瓦斯抽采提供基础参数支持，同时可以指导瓦斯管理，采取有效的瓦斯治理安全技术措施，合理使用煤矿瓦斯治理的资源，减少瓦斯管理及治理费用的浪费，确保煤矿的安全生产。
1 煤层瓦斯压力测定煤层瓦斯压力测定的钻孔布置在岩石巷道内，均为穿层钻孔，封孔方式和测压方法严格执行《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》（AQ/T 1047—2007）的有关规定.采用注浆封孔测压法，封孔材料为水泥浆加速凝剂、膨胀剂等，利用压风将密封罐内的水泥浆注入钻孔内，测压方式为被动测压法，即钻孔封孔完成后,等待被测煤层瓦斯的自然渗透达到瓦斯压力平衡后，测定煤层瓦斯压力.首先在距被测煤层一定距离的岩巷内打孔，孔径一般取直径φ75mm以上，钻孔最好垂直煤层布置,成孔后在孔内安设测压管，然后对钻孔进行封孔(〉10m）；封孔后，安设压力表开始测压。
RS-1型柔性深钻孔瓦斯涌出初速度测定装备研制
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第１ ８卷 第 ４期 （ 总第 １ １ ３期 ）
２ ０ １ ３年 ８月
煤 矿 开 采
Ｃｏ ａ ｌ ｍｉ ｎｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖ ｏ １ ． １ ８ Ｎ ｏ ． ４（ Ｓ ｅ ｉ ｒ ｅ ｓ Ｎ ｏ ． １ １ ３ ）
Ａｕ ｇ ｕ ｓ ｔ ２ ０１ ３
２ ． Ｋａ ｉ ｌ ｕ ａ ｎ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ．，Ｌ ｔ ｄ ．，Ｔａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ０６ ３ ０１ ８，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ；
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《2024年提高瓦斯涌出初速度测定钻孔深度的实验研究及应用》范文
《提高瓦斯涌出初速度测定钻孔深度的实验研究及应用》篇一一、引言瓦斯涌出是煤矿生产中常见的现象，其初速度的准确测定对于煤矿安全生产具有重要意义。
钻孔深度是影响瓦斯涌出初速度的重要因素之一。
因此，本文通过实验研究，探讨提高瓦斯涌出初速度测定中钻孔深度的方法，以期为煤矿安全生产提供一定的参考。
二、实验原理及方法1. 实验原理瓦斯涌出初速度是指在一定条件下，单位时间内瓦斯从煤层中涌出的速度。
钻孔深度是影响瓦斯涌出初速度的重要因素之一。
通过实验研究，我们可以探究不同钻孔深度对瓦斯涌出初速度的影响，从而找到最佳的钻孔深度。
2. 实验方法（1）选取一定数量的煤样，分别进行不同深度的钻孔。
（2）在每个钻孔中注入一定量的瓦斯，记录瓦斯涌出时间及涌出量。
（3）分析不同钻孔深度下瓦斯涌出初速度的变化规律，找出最佳的钻孔深度。
三、实验过程及结果分析1. 实验过程（1）准备煤样：选取具有代表性的煤样，进行破碎、筛分、混合等处理，制备成均匀的煤样。
（2）钻孔：使用钻机对煤样进行不同深度的钻孔，钻孔直径保持一致。
（3）瓦斯注入：在每个钻孔中注入一定量的瓦斯，记录瓦斯注入时间及注入量。
（4）观察记录：观察并记录每个钻孔中瓦斯的涌出情况，包括涌出时间、涌出量等。
2. 结果分析通过实验数据，我们可以得出以下结论：（1）随着钻孔深度的增加，瓦斯涌出初速度呈现先增加后减小的趋势。
在某一深度范围内，瓦斯涌出初速度达到最大值。
（2）不同煤样的最佳钻孔深度存在差异，需要根据实际情况进行选择。
（3）在相同条件下，提高瓦斯涌出初速度测定的精度和准确性对于保证煤矿安全生产具有重要意义。
通过优化钻孔深度，可以提高瓦斯涌出初速度测定的准确性和可靠性。
四、应用及展望1. 应用（1）在煤矿生产中，可以通过实验研究确定不同煤样的最佳钻孔深度，从而提高瓦斯涌出初速度测定的准确性和可靠性。
（2）在煤矿安全监测中，可以应用该研究成果，实时监测瓦斯涌出情况，及时发现瓦斯异常涌出现象，为煤矿安全生产提供有力保障。
一通三防及瓦斯抽采、防突基础知识汇总
“一通三防”基础知识及相关公式第一章通风瓦斯一、测风计算1、检验三次测量结果误差是否超过5%E=（最大读数-最小读数）*最小读数X100% v 5%2、计算表风速V 表=（n1 +n2 +n 3）/t式中：V 表—风表测得表速，r/sn—风表刻度盘的读数，r/mi nt—测风时间，一般60s3、计算出的V表利用风表校正曲线或校正公式求得真实风速V真4、为消除人体对风速的影响，应将所测得的平均风速进行校正，校正系数如下：K=（S－0.4）/S式中：S 为测风巷道断面积，m20.4 为测风员人体所占巷道断面面积，m25、将真实风速乘以测风校正系数K,即得实际平均风速V均6、Q= V 均S式中：Q —所测巷道通风风量，m3/minS —测风巷道断面面积，m2V 均—巷道实际平均风速，m/min二、常见巷道断面积计算1、矩形S=B Xh m22、梯形S=(B1+B2)/2 Xh m23、圆形S= n D2/4; S=0.7854D 2 m24、三心拱S=B(0.262B+h) m 25、半圆形S= n B2/8+Bh 或B(0.39B+h ) m 26、圆弧拱S=B X0.24B+h) m 2三、矿井等积孔定义:假定在一个无限的空间有一薄板(壁),在薄板(壁)上开一面积为A(m2) 的孔，当孔口通过的风量等于矿井风量Q,孔口两侧的静压差等于矿井通风阻力h,则这个孔的面积A称为等积孔。
1、单台主要通风机矿井的等积孔计算公式如下A」％式中H-主扇系统的通风阻力,Pa; Q-主扇系统的风量，m3/s.2、多台主要通风机矿井的等积孔计算公式如下：A=1.19 E Qi3 / HHi Qi)式中Hi-各台主扇系统的通风阻力,Pa; Qi-各台主扇系统的风量,m3/s矿井通风难易程度的分级指标我矿峁上风井等积孔为，马庄风井为四、通风网络中风流流动的三大定律风流在通风网络中流动时，可以认为是连续的、稳定的流动。
因此，任何通风网络都遵守阻力定律、风量平衡定律和风压平衡定律三个基本定律。
钻孔瓦斯涌出初速度测定器的优点有哪些？原理是什么？
钻孔瓦斯涌出初速度测定器的优点有哪些？原理是什么？在煤矿和瓦斯爆炸危险场所，瓦斯涌出是不可避免的，因此，研究和测定瓦斯的涌出特性是至关重要的，钻孔瓦斯涌出初速度测定器就是一种工具，用于测量瓦斯涌出初速度和相应压力的设备。
本文将介绍钻孔瓦斯涌出初速度测定器的优点和原理。
优点非侵入性测量首先，钻孔瓦斯涌出初速度测定器具有非侵入性测量优点。
在矿井中，进行瓦斯涌出初速度测量时，传统方法需要在煤层中进行压力钻孔，有可能引起煤层松动、煤层破碎，因而会对煤体的稳定性造成不良影响。
而钻孔瓦斯涌出初速度测定器没有这种弊端，它不需要对煤层进行任何试验操作，可以轻松地进行瓦斯涌出初速度和相应压力的测量。
高精度其次，钻孔瓦斯涌出初速度测定器具有高精度的优点。
对于瓦斯涌出初速度和相应压力的测量，钻孔瓦斯涌出初速度测定器具有较高的精度，可以对瓦斯的涌出特性进行准确的量化分析。
无误读再次，钻孔瓦斯涌出初速度测定器具有无误读的优点。
在进行测量时，该器具可以自动记录并传输数据，无需进行人工记录和转移，因此可以避免人为误差和误读现象，提高测量数据的可靠性。
原理压力变化和瓦斯涌出初速度的关系钻孔瓦斯涌出初速度测定器的工作原理是利用了煤层中的气体流动理论。
煤层内部存在一定的压力和温度差异，当存在一定的温度差异或压力差异时，煤层内的气体就会发生流动，即瓦斯涌出。
瓦斯涌出初速度和相应压力的大小与煤层温度、压力、煤性等因素密切相关。
测量原理钻孔瓦斯涌出初速度测定器利用测量管道的压力变化来间接测量煤层内瓦斯的涌出初速度。
当瓦斯涌出到被侦测管道中时，它会使管道内部的压力发生变化，而测定器则可以测量到这种压力变化。
通过对压力变化的监测和记录，钻孔瓦斯涌出初速度测定器能够计算出瓦斯的涌出初速度。
总结钻孔瓦斯涌出初速度测定器可以有效地进行瓦斯涌出初速度和相应压力的测量，具有非侵入性测量、高精度和无误读等优点。
其原理是通过监测测量管道的压力变化间接测量煤层中瓦斯的涌出初速度，计算出瓦斯涌出初速度。
新型钻孔瓦斯涌出初速度测定装备
（ 第 43 卷第 3 期）
设计·开发
新型钻孔瓦斯涌出初速度测定装备
齐黎明，梁 为，程根银
（ 华北科技学院 安全工程学院，河北 三河 065200）
摘 要：钻孔瓦斯涌出初速度是常用的煤与瓦斯突出预测指标之一，但是，随着钻孔深度增大，预
测结果的准确性逐渐降低。这导致预测深度较浅，严重制约着采掘速度的提高。通过对钻孔瓦
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图 1 钻杆垂直方向上的受力分析图
矩，N·m； l 为钻杆长度，m。则，平衡方程如下，
F1 + F2 = ql
（ 1）
M1
+ F2l
=
1 2
ql2
（ 2）
再截取其中 1 段钻杆进行受力分析，如图 2。
在图 2 中，x 为所截取钻杆的长度，m； Fx 为钻杆的 剪力，N； Mx 为钻杆的弯矩，N·m。
钻孔瓦斯涌出速度是预测煤层突出危险性的重 要指标之一［1 － 5］。它指的是在打钻结束后，马上进 行封孔，测定封闭段中涌出的最大瓦斯量，其原理基 于突出煤和非突出煤在瓦斯解吸量和解吸速度上的 差异，突出煤瓦斯解吸量大，初始瓦斯解吸速度快， 解吸量随时间的衰减速度也快［6］。
钻孔瓦斯涌出初速度的大小取决于煤层瓦斯含 量、煤层瓦斯压力、煤的破坏程度、物理力学性质等 因素，即它几乎反映了决定煤层突出危险性的全部 因素。因此，理论上讲，该指标反映了煤与瓦斯突出 的危险性［7］。
在垂直方向上，钻杆一方面要受自身重力，另一 方面，要受到钻杆前端煤体的支撑力和后端钻机的 支撑力； 因此，可将它简化成普通的材料力学问题， 具体受力情况如图 1。
在图 1 中，q 为钻杆重力均布载荷，N / m； F1 为 钻机的支撑力，N； F2 为煤体支撑力，N； M1 为钻机弯
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附录K 钻孔瓦斯涌出初速度测定方法附录Ｋ 钻孔瓦斯涌出初速度测定方法
K.0.1钻孔瓦斯涌出初速度的测定，可采用1.2kW电煤钻、42 mm直径麻花钻杆10 m，镀锌白铁皮水桶、弹簧秤（量程25kg）、初速度测定装置一套、水银温度计（0~50℃）、管钳、秒表、高压气枪、煤气表等仪器设备。
K.0.2测试过程中，当钻孔进人煤层后，应换电煤钻钻孔，并启动秒表，钻进速度宜控制在1 m/min左右，每钻完1m煤孔后，应立即撤出钻杆，插人钻孔瓦斯涌出初速度测定装置。
在2 min后开始读取瓦斯涌出量值，然后关闭通向煤气表的阀门，读出压力表上显示的瞬间解吸压力值。
在测定瓦斯涌出量前，测定K1值的煤样采集与钻粉量的收集应一并完成。
当钻孔瓦斯涌出量大于6 L/min时，在第5 min后应继续读取1 min瓦斯涌出量并计算衰减系数，当衰减系数α小于或等于0.65时，煤层有突出危险。
K.0.3钻孔速度应严格控制，钻杆拖动排煤粉时，必须控制孔径扩大。
K.0.4孔位应选在排放孔之间或瓦斯排放空白区煤层的软分层中。
K.0.5钻杆进尺应有明确的标记，接煤粉的容器应保证煤粉能够全部进入容器内。
K.0.6初速度测定装置的封孔压力必须保持0.25MPa，保证封孔严密，初速度测试结果准确。
K.0.7初速度测定装置各段联接处，应配有胶垫，保证气密性。
测试管胶端的小孔应通畅无阻，应避免煤粉堵塞小孔造成涌出量降低。
K.0.8钻孔瓦斯涌出初速度测定方法的具体操作步骤和要求可参考《钻孔瓦斯涌出初速度的测定方法》（MT/T 639）和《防治煤与瓦斯突出细则》（2019年）中第九十一条相关规定。
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