一、 用途
用於井下直接測定採掘工作面,石門揭煤工作面和煤層區域性突出危險性的配套儀器。測定煤鑽屑瓦斯解吸指標δh2、k1值,以確定工作面煤與瓦斯突出危險性。
二、 原理和構造
該儀器的原理為:在井下不對煤樣進行認為脫氣和充氣的條件下,利用煤鑽屑中殘存瓦斯壓力(瓦斯含量),向一密閉的空間釋放(解吸)瓦斯,用該空間體積和壓力(以水柱計壓差表示)變化來表徵煤樣解吸出的瓦斯量。
md-2型煤鑽屑瓦斯解吸儀主體為一整塊有機玻璃加工而成,儀器構造如圖1所示,由水柱計1、解吸室2、煤樣瓶3、和三通旋塞4、兩通旋塞5等組成。儀器外形尺寸為1mm和3mm,重量約為0.8kg。
儀器配備有空徑1mm和3mm分樣篩一套,秒錶一塊,煤樣瓶8只。
三、 儀器主要技術效能
圖1 md-2型煤鑽屑瓦斯解吸儀結構示意圖
1- 水柱計 2-解吸室 3-煤樣瓶 4-三通旋塞 5-兩通旋塞
注:1.煤樣粒度:
1-3mm;2.煤樣重量:10g;3.
測定指標:δh2、k1;4.水柱計測定最大壓差:
200mm水柱;5.儀器系統誤差:≤±1.
46%;6.儀器精密度:±1mm.
四、 測定方法和步驟
1. 測定前的必要準備
①給水柱計注水,並將兩側液面調整至刻度線;
②檢查儀器的密封效能,一旦密封失敗,需要換新的「0」型密封圈;
③準備好配套裝備,如秒錶,分樣篩等。
2. 煤鑽屑取樣
在石門揭煤工作面打鑽時,每打1m煤孔應採煤鑽屑樣1個,在鑽孔進入到預定取樣深度時,啟動秒錶開始計時,當鑽屑排出孔時,用篩子在孔口收入集煤鑽屑,經篩分後,取粒度13mm1mm篩上品,3mm篩下品煤樣裝入煤樣瓶中,煤樣應裝至煤樣瓶標誌線位置相當於煤樣10g。採掘工作面打鑽時,每2公尺鑽孔採煤鑽屑樣1個,取樣方法和要求與石門揭煤工作面相同。
3. 測定操作步驟
①首先開啟兩通旋塞,然後將已採煤樣的煤樣瓶迅速放入解吸室2中,擰緊解吸室上蓋,開啟三通旋塞4,使解吸室與水柱計1和大氣均連通,煤樣處於暴露狀態;
②當煤樣暴露時間為3min時,迅速逆時針方向旋轉三通旋塞捏手,使解吸室與大氣隔絕,僅與水柱計連通,開始進行解吸測定,並重新開始計時;
③每隔1min記錄下解吸儀水柱壓差,連續測定10min。
五、鑽屑解吸指標確定
1.鑽屑解吸指標δh2鑽屑解吸指標測定開始後第2min末解吸儀水柱計壓差讀數,該指標無需計算。直接從解吸儀水柱上讀取;
2.解吸指標k1值解吸指標值為煤樣自煤樣體脫落暴露後,第1min內每克煤樣的累積瓦斯解吸量,按下式計算:
k11)
式中;q-煤樣解吸測定開始後,t min時解吸儀實測每克煤樣的累積瓦斯解吸量,ml/g;
對md-2型解吸儀q由下式計;
q=0.0821δh/102)
0.0821----解吸儀結構常數,ml/mm水柱;
10----煤樣重量:g ;
t----解吸測定時間,min ;
w1----解吸測定開始前,煤樣在暴露時間內損失瓦斯量,mi/g;
3----煤樣暴露時間, min;
測定後首先按公式(2)將水柱計數換算為解吸量q,然後根據10min解吸測定的10組資料,用作圖法或最小二乘法求出k1和w1。
六指標臨界值確定
鑽屑解吸指標δh2、k1的突出危險性臨界值應根據各礦煤層的實測資料確定。無實測資料時,可參考下表所列資料。
突出危險性**鑽屑解吸指標臨界值
七.測定注意事項
1.該儀器配備有8只煤樣瓶,裝滿煤樣瓶所標誌的煤重為約10g。為精確計算δh值,可在每乙個煤樣解吸測定後,有膠塞或紙團將煤樣口塞緊,帶到地面稱量煤樣重量(煤樣處於自然乾燥狀態,然後按下式對測定值進行修正。
)δh=δh』
式中:δh』——井下解吸儀實測水柱計壓差讀數,mm水柱;
δh——修正後解吸儀水柱計壓差讀數,mm水柱;
g ——稱量煤樣重量,g;
2.煤樣暴露時間為煤鑽屑自煤體脫落時起,到開始進行解吸測定的時間。可由下式計算:t0=t1+t2
式中:t0——煤樣暴露時間,min.
t1——煤屑自煤體脫落起到排至鑽孔孔口所需的時間,min。可由下式預計t=0.1l
l——取樣時鑽孔深度,m;
t2——從孔口取煤鑽屑到開始進行解吸測定的時間,min。