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)
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。
2.1 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
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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