鄭迎春 宋聰聰

（中平能化集團(tuán)技術(shù)中心瓦斯研究所，河南 平頂山 467000）

1 引言

瓦斯放散初速度（△P值）表示含有瓦斯的煤體暴露時(shí)，放散瓦斯快慢（即由吸附態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)）的一個(gè)指標(biāo)，是煤層突出危險(xiǎn)性區(qū)域預(yù)測(cè)、煤層突出危險(xiǎn)性區(qū)域劃分和礦井突出危險(xiǎn)性鑒定的重要參數(shù)之一。平煤集團(tuán)瓦斯防治研究所實(shí)驗(yàn)室自成立以來，在集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，購買了煤科總院撫順煤科分院最新研制的WT-1型瓦斯放散初速度測(cè)定儀。經(jīng)過一年多的實(shí)踐，初步總結(jié)出了集團(tuán)公司在測(cè)定瓦斯放散初速度的規(guī)律。

2 瓦斯放散初速度的測(cè)定

2.1 WT-1型瓦斯放散初速度測(cè)定儀簡(jiǎn)介

WT-1型瓦斯放散初速度測(cè)定儀是老式瓦斯擴(kuò)散速度測(cè)定儀的更新?lián)Q代產(chǎn)品，主要用于測(cè)定瓦斯放散初速度△P；考查研究煤的瓦斯放散特性，連續(xù)測(cè)定一個(gè)大氣壓下吸附后，0～60s的瓦斯擴(kuò)散速度△D。

它采用了全自動(dòng)操作程序，測(cè)試后的結(jié)果自動(dòng)存儲(chǔ)，并以曲線報(bào)表的形式打印輸出。主要技術(shù)指標(biāo)：

△P指標(biāo)：

測(cè)量范圍：全范圍

測(cè)定誤差：≤90pa

△D指標(biāo)：

測(cè)量范圍：全范圍

測(cè)定誤差：≤90ml/min

2.2 工作原理

在煤與瓦斯突出發(fā)生、發(fā)展過程中，就煤質(zhì)自身而言，人們公認(rèn)的觀點(diǎn)只有兩個(gè)因素：

一是煤的強(qiáng)度。強(qiáng)度越大越不容易破壞，對(duì)突出發(fā)展的阻力就越大，突出的危險(xiǎn)性就越小；相反，煤的強(qiáng)度越小越易破壞，其阻力就越小，破碎所需的能量就越小，突出危險(xiǎn)性就越大。

二是煤的放散瓦斯能力，在突出的最初一段時(shí)間內(nèi)煤中所含的瓦斯放散出的越多，在突出過程中就容易形成攜帶煤體運(yùn)動(dòng)的瓦斯流，其突出的危險(xiǎn)性也就越大；相反如煤中含有大量瓦斯，但在短時(shí)間內(nèi)放出的量很小，那么這種煤雖含有大量瓦斯，但不易形成瓦斯流，其突出危險(xiǎn)性就越小。

該儀器就是測(cè)定上述煤質(zhì)自身的第二個(gè)因素，煤的瓦斯放散能力：①煤的放散初速度△P，②煤樣在一分鐘內(nèi)的瓦斯擴(kuò)散速度△D。

煤的瓦斯放散初速度△P，是指在1個(gè)大氣壓下咐附后用mmHg表示的45~60s內(nèi)的瓦斯放散量與0~10s內(nèi)放散量的差值。

煤樣在1分鐘內(nèi)的瓦斯放散速度△D，是在1個(gè)大氣壓下的吸附后，在0~60s各段時(shí)間上煤樣放散出的瓦斯累計(jì)量。

2.3 煤樣的制取和填裝

(1)在井下采新鮮暴露面的煤樣，并按煤層破壞類型分層采樣，每一煤樣重500克。煤樣粉碎混合后，將粒度符合標(biāo)準(zhǔn)（煙煤粒度為0.25~0.5毫米，無煙煤為2~3毫米）的煤樣仔細(xì)均勻混合后，稱出煤樣，每份重3.5克；潮濕煤樣要自然涼干，除掉煤的外在水分。

(2)旋下儀器的煤樣瓶下部的緊固螺栓，將煤樣裝入。為防止脫氣和充氣時(shí)的煤塵飛入儀器內(nèi)部，必須在煤樣上蓋好一層脫脂棉。裝上煤樣瓶后先用手扶正，再旋緊緊固螺栓。

2.4 實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)的管理

系統(tǒng)為每一個(gè)實(shí)驗(yàn)煤樣的擴(kuò)散速度、放散速度分別創(chuàng)建一個(gè)以“ks”“fs”為擴(kuò)展名的數(shù)據(jù)文件。煤樣的擴(kuò)散速度、放散速度曲線及計(jì)算結(jié)果都被保存起來了。為了便于管理，建議用戶在文件存盤時(shí)起一個(gè)便于識(shí)別、具有特征的文件名。文件存放位置應(yīng)當(dāng)集中在一個(gè)或幾個(gè)專門的目錄（或文件夾）內(nèi)，并作備份，避免因計(jì)算機(jī)病毒感染、誤操作引起的文件丟失。

2.5 注意事項(xiàng)

所用的瓦斯氣濃度應(yīng)大于99%，否則若含有氧氣、二氧化碳和水分，應(yīng)安裝過濾、干燥裝置。

脫氣、充氣過程中不允許關(guān)閉計(jì)算機(jī)或退出本系統(tǒng)。

儀器內(nèi)有220V電壓，儀器電源開時(shí)不要打開儀器機(jī)箱，非專業(yè)人員不要對(duì)儀器進(jìn)行隨意拆卸。

2.6 測(cè)定情況

自2009年以來，我們使用WT-1型瓦斯放散初速度測(cè)定儀共測(cè)定梨園礦、平寶公司、方山礦、平禹四礦、九礦及一礦等共計(jì)200多個(gè)送檢煤樣，測(cè)得的最大△P值為27.5，最小值為5.7，平均為12.5。

3 結(jié)論與建議

實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)煤粒度大于一定數(shù)值時(shí)，其瓦斯放散規(guī)律基本保持不變（該數(shù)值即為極限粒度），當(dāng)煤粒小于極限粒度時(shí)，煤粒中孔隙結(jié)構(gòu)組成對(duì)甲烷氣體的運(yùn)移起主導(dǎo)作用，瓦斯的運(yùn)移可簡(jiǎn)化后用擴(kuò)散定律來描述。在宏觀上，煤對(duì)瓦斯放散規(guī)律在不同試驗(yàn)條件、不同時(shí)間段也有不同的特征。

該儀器采用了美國(guó)傳感器，完全實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制，操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，整個(gè)測(cè)試過程只需根據(jù)計(jì)算機(jī)界面提示按動(dòng)相應(yīng)鍵就可完成；消除了人為因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來的誤差。

由于是最新全自動(dòng)系統(tǒng)，出現(xiàn)故障無法及時(shí)準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)，而且還需由生產(chǎn)廠家專人上門維修，等待時(shí)間長(zhǎng)，影響參數(shù)測(cè)定。

建議再購買一套重慶分院研制的WT-2測(cè)定儀器。此儀器在測(cè)定參數(shù)的同時(shí)還可以與目前所用儀器測(cè)定結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以確保測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠性。

[1]呂有廠.煤層瓦斯賦存規(guī)律及防治技術(shù)[M].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.

[2]曹林.高壓吸附下的瓦斯放散除速度研究[D].煤炭科學(xué)總院撫順分院，2000.

[3]李曉林.溫度對(duì)瓦斯放散初速度測(cè)定的影響研究[M].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.