瓦斯含量 各项试验的操作步骤.docx
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瓦斯含量 各项试验的操作步骤.docx
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瓦斯含量各项试验的操作步骤
一、瓦斯放散初速度(△p)的测定
1、制样:
采取全层和分层煤样,煤样从最新暴露煤层面采取,其重量不少于1Kg,并密封。
采用60~80目的分析筛筛取粒度为0.2mm~0.25mm的煤样10克左右。
2、准备:
取下带杯真空活塞下端的样杯,用甲苯擦洗样杯和活塞下端,待甲苯挥发后,从煤样中取出两份,每份重3.5克,装入煤样杯中,并在煤样面上铺上脱脂棉,然后在活塞下端均匀涂上一层真空脂,按顺序装上样杯。
3、气密性检查:
开机预热20分钟后,使各煤样杯和梳形管相通,启动真空泵,转动活塞“Ⅱ”连通真空泵和梳形管。
按动控制板上“2”键,待显示窗上视值接近0时(一般20分钟),转动活塞“Ⅱ”使真空泵和梳形管断开,同时启动秒表,如果10分钟后,视值<20时,气密性良好。
4、脱气:
旋转活塞“Ⅰ”使甲烷气源与梳形管断开,启动真空泵,缓慢旋转活塞“Ⅱ”使真空泵与梳形管相通,然后逐一旋转活塞芯使样杯与梳形管相通,脱气1.5小时。
5、吸附:
煤样脱气1.5小时后,旋转各样杯上的活塞与梳形管断开,转动活塞“Ⅱ”使真空泵与大气相通,然后停真空泵。
旋转活塞“Ⅰ”使甲烷气源与梳形管相通后,旋转各样杯上的活塞,使甲烷进入各样杯,样杯在近似一个大气压的条件下吸附甲烷1.5小时。
6、测定步骤:
在吸附结束前,按“预置”键,输入测定日期、煤样编号,预置完毕后,按“2”键,使仪器处于显示状态。
7、吸附结束后,旋转煤样活塞,关闭样杯与梳形管的气路。
8、旋转活塞“Ⅰ”使甲烷气源与梳形管断开而与检测器相通,
启动真空泵,缓慢旋转活塞“Ⅱ”使真空泵与梳形管相通,对测定系统抽真空,当显示窗显示值接近0时,2分钟后,转动活塞“Ⅱ”使真空泵和梳形管断开,然后按“监控”键,再按“采样”键,此时准备灯亮。
9、旋转活塞“1”使样杯“1”与梳形管相通,此时,测量灯亮,准备灯灭,仪器开始自动采集数据,1分钟后测量灯灭,测量数据自动存入储存器,表示第1个样杯测量结束,然后旋转活塞“1”使样杯“1”与梳形管断开。
其余各样杯的测定,逐一按此步骤进行。
10、测定结束后,按“打印”键,自动打印输出。
人工:
工作人员下井取样、制样、完成试验前的准备工作到完成试验需人工3个。
仪器磨损:
需开启仪器及真空泵6个小时。
天平、分样筛。
材料:
真空脂1盒
脱脂棉1袋
二、煤坚固性系数(f)值的测定
1、取样:
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,并密封。
2、制样:
把煤样用小锤碎制成小块,用孔径20mm的筛子筛选;秤取制备好的试样50克为一份,每5份为一组,共秤取三组。
3、测定:
①取试样一份放入捣碎筒中,将重锤提高到600mm高度,使其自由落下冲击试样,每份冲击3次,把5份捣碎的试样一起倒入孔径为0.5mm筛子中筛分,筛至不再漏煤粉为止。
②将筛下的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面接触,在计量筒口相平处读取刻度数。
当刻度数≥30mm时,冲击次数即可定为3次,按以上步骤继续进行其它各组的测定。
当刻度数≤30mm时,第一组试样作废,每份试样冲击次数改为5次,按以上步骤进行冲击、筛分和测定,仍以每5份为一组,测定煤粉高度。
4、计算:
坚固性系数按下式计算:
f=20n/1
式中f——坚固性系数;
n——每份试样冲击次数;
1——每组试样筛下煤粉的计量高度;
5、软煤坚固性系数的测定:
如果取得的煤样粒度达不到测定f值所要求粒度(20mm~30mm),可采取粒度为1~3mm的煤样按上述要求进行测定,并按下式换算:
当f1~3>0.25时,f=1.57*f1~3-0.14
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。
人工:
工作人员下井取样、制样、完成试验前的准备工作到完成试验出具试验报告需人工2个。
仪器磨损:
需使用仪器4个小时,使用分样筛、电子天平。
三、真密度和视密度的测定
一、视密度的测定方法:
1、空白值的测定:
取600ml密度瓶称重,加入1g∕l十二烷基硫酸钠溶液至密度瓶口约1cm处,置于20℃恒温器中1小时,1小时后取出,用吸液管滴加溶液至瓶口,小心塞紧瓶塞,使过剩的溶液从瓶塞的毛细管上端溢出,确保瓶内和毛细管内无气泡,迅速擦干密度瓶立即称重,连称两次(精确到0.0002克),同一密度瓶连续测定两次的差值不得超过0.01g,然后将密度瓶冲洗干净后烘干。
2、秤取粒度为10~13mm煤样20克左右(精确到1克),用石蜡将煤粒表面涂封好,装入已知重量的密度瓶中称重,然后加入1g∕l溶液至密度瓶的2∕3处,用大拇指盖住瓶口摇荡密度瓶,使涂蜡煤粒表面不附着气泡,再加入溶液至距瓶口约1cm处,置于20℃恒温器中1小时,1小时后取出,用吸液管滴加溶液至瓶口,小心塞紧瓶塞,使过剩的溶液从瓶塞的毛细管上端溢出,确保瓶内和毛细管内无气泡,迅速擦干密度瓶立即称重,连称两次(精确到0.0002克),然后将密度瓶冲洗干净后烘干待用。
3、计算公式:
ARD
=
式中:
ARD
—在20℃时煤的视密度;
m1————煤样的质量;
m2————涂蜡煤粒的质量;
m3—————密度瓶、涂蜡煤粒和水溶液的质量;
m4—————密度瓶、水溶液的质
ds——————溶液的密度(0.99947g/cm3);
d
—————石蜡的密度;
d
——————蒸馏水在20℃时的密度,(1g/cm3);
二、真密度的测定方法:
1、先测定容量500ml的密度瓶的空白值(用20g/l的溶液)。
同一密度瓶连续测定两次的差值不得超过0.0015g。
2、秤取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样2g(精准到0.0002g),装入已知重量的密度瓶中秤取重量。
3、用移液管向密度瓶中注入3ml的溶液(20g/l),放置15分钟使煤样浸泡,然后加入约25ml蒸馏水。
4、将密度瓶放入沸水中加热20分钟,取出密度瓶,加入新煮沸的蒸馏水至瓶口约1cm处,放在20℃恒温器中1小时,1小时后取出,用吸液管滴加蒸馏水至瓶口,小心塞紧瓶塞,使过剩的蒸馏水从瓶塞的毛细管上端溢出,确保瓶内和毛细管内无气泡,迅速擦干密度瓶立即称重,连称两次(精确到0.0002克),然后将密度瓶冲洗干净后烘干待用。
5、计算公式:
TRD
=
TRD
——煤的真密度;
md——————干燥煤样质量;
m2———————密度瓶加水的质量;
m1———————密度瓶、煤样和水的质量;
干燥煤样质量的计算公式:
md=m×
式中:
m——————空气干燥煤样质量;
Mad——————煤样的水分;
人工:
工作人员下井取样、制样、完成试验前的准备工作到完成试验出具试验报告需人工2个。
仪器磨损:
需使用仪器6个小时,使用分样筛、电子天平、密度瓶等。
材料:
十二烷基硫酸钠、石蜡、蒸馏水
四、煤钻屑解吸指标K1和△h2的测定方法
一、取样钻孔的规定:
1、煤层平巷掘进时,每个工作面应打2~3个钻孔(急倾斜煤层打2个孔),孔深8~10米。
2、上下山掘进时,每个工作面应打3个钻孔,孔深8~10米。
3、石门揭煤工作面应打不少于5个钻孔,孔深穿过全煤厚或进入煤层深度不少于5米。
4、回采工作面在离上下顺槽5米处开始布置钻孔,中间每隔10米布置一个钻孔,孔深8~10米。
二、K1值的测定方法:
1、开机预热,先清零,然后预置临界值选择工作面编号,按“确认”键进入测定菜单。
2、接粉:
钻孔每钻进2米,用1~3mm的筛子在钻孔接煤粉,接煤粉的同时启动秒表计时,充分筛分后迅速装入煤样罐中,然后拧紧罐盖,松开盖上阀门,当秒表计时时间达到预定值时(一般取1分钟、1.5分钟、2分钟,不应超过2分钟),拧紧盖上阀门并同时按“K1采样”键。
3、测定:
按“采样”键后,开始自动测定,然后每隔30秒读取一个数据,共读10个数据,第10个数据显示后,要求输入测量前秒表及时时间和钻孔深度,按“确认”键显示K1值该煤样测量完毕。
将煤样倒掉,测量下一个煤样,按“继续”键,重复以上步骤。
4、当采完一个工作面的数据后,按“结束”键,然后输入最大钻屑量,当工作面有突出危险时,就会引发声光报警。
上井后,将数据打印出来。
三、△h2值的测定方法:
1、钻孔每钻进2米,用1~3mm的筛子在钻孔接煤粉,接煤粉的同时启动秒表计时,充分筛分后迅速装入煤样瓶中,煤样与标志线一致。
2、先打开两通旋塞,然后将煤样迅速放入解吸室中,拧紧解吸室上盖,打开三通旋塞,使解吸室、水柱计和大气连通,煤样处于暴露状态。
3、当煤样暴露3分钟时,迅速旋转三通旋塞,使解吸室与大气隔绝,仅与水柱计连通,开始解吸测定,当测定开始后第2分钟末解吸仪水柱计上的压差读数,即为解吸指标△h2值。
人工:
按一个钻孔10米计算:
工作人员下井打钻、取样、制样、完成试验前的准备工作到完成试验出具试验报告需人工5个。
仪器磨损:
需使用仪器5个小时,使用分样筛。
材料:
钻杆每打70米,需更换一套,每套价格1200元
使用风钻、高压风水管。
五、高压容量法瓦斯吸附装置
1、测定吸附罐容积:
在未装煤样的吸附罐放置一铺有脱脂棉的钢网,旋紧螺钉,检查气密性后与真空泵相连,抽真空至4pa以下再连续脱气15~20分钟,然后关阀门,将吸附罐与低压吸附量管连接。
量管内先注入一定量的纯瓦斯并读取初始体积(量管先用纯瓦斯冲洗两次),然后打开高压阀,使瓦斯进入吸附罐,提高水准瓶,使水准瓶面与量管液面水平一致,5分钟后读取量管体积,气体进入吸附罐前后两次读数之差即为吸附罐的容积,并记录室温。
2、测定吸附罐(空罐)的缝隙高度:
按四个均布点用游标卡尺进行测定,然后取平均值(精准到0.02mm)。
将吸附罐的容积和缝隙高度输入到吸附罐基本信息中。
3、吸附罐的气密性检查:
将吸附罐充入高于4pa的高压瓦斯,然后放入水中,检查各接头、高压阀门口及螺钉处是否有气泡冒出。
4、制样:
采集全煤层或分煤层的新鲜煤样(不少于3Kg),并有五块以上外径不小于35mm的煤块(做视密度测定),将煤样粉碎,筛取颗粒为0.2~0.25mm的煤样50g(精确到0.0001g)。
5、烘干:
将煤样置于真空干燥箱内,设温度为80~85℃,真空度保持在13pa以下,烘干6小时左右取出,立即放入干燥器内冷却保存。
6、装罐:
将烘干并冷却的煤样装入吸附罐内,轻敲震平,并在上面铺上一衬有薄脱脂棉的铜网,旋紧螺钉用游标卡尺测量缝隙高度并记录,然后检查气密性。
7、脱气:
将经过气密性检查的吸附罐放掉高压瓦斯,与真空泵机组、脱气气路系统连接。
先关闭真空机组的大气连通阀,再依次开启真空计电源、真空机组、气路系统和吸附罐上的阀门进行脱气,5分钟后将吸附罐放入60℃的超级恒温水浴中脱气4小时。
8、低压吸附:
执行“进入吸附试验”模块,输入基本信息。
将脱气后的吸附罐从60℃的超级恒温水浴中移入30℃的恒温水槽中,先用纯瓦斯清洗低压吸附量管2~3次,然后将量管内充入纯瓦斯,并与关闭阀门的吸附罐连接,旋转活塞使量管与吸附罐连通,移动水准瓶使水准瓶内的液面与量管内的液面保持一致,记录下液面刻度。
然后缓慢打开吸附罐阀门,吸附8小时左右,期间不断移动水准瓶使水准瓶内的液面与量管内的液面保持一致,最后读取量管刻度,记录室温和大气压力,输入电脑。
9、高压吸附:
点击进入“高压吸附试验”模块,向完成低压吸附测定的吸附罐内充入不低于4Mpa的高压瓦斯,连接好传感器后置于30℃的恒温水槽中,吸附平衡后,将吸附罐与高压吸附量管(量管内液面处于0刻度)连接,缓慢打开吸附罐的高压阀,并注意传感器数值下降约0.5~0.8Mpa时,立即关闭高压阀,移动水准瓶使水准瓶内的液面与量管内的液面保持一致,记录下液面刻度,并记录室温和大气压力。
接着进行第二个平衡点的试验。
最后一个平衡点时,平衡时间一般为8小时左右。
人工:
工作人员下井打钻、取样、制样、完成试验前的准备工作到完成试验出具试验报告需人工5个。
仪器磨损:
需使用仪器30个小时,使用分样筛、电子天平、烘干箱。
材料:
薄脱脂棉、铜网。
六、瓦斯含量直接测定方法
一、井下解吸试验:
1、首先将井下解吸仪灌水拧紧后,悬挂检查密闭性,用乳胶管一端连接解吸仪进气嘴,另一端待用。
打开煤样筒盖,检查气嘴是否有堵塞现象,检查完毕后拧紧阀门,与密封圈一起放在一旁待用。
2、取芯管送达孔底(孔深15米左右)后,进行取样钻进,同时启动秒表计时,取出煤样后,迅速装入煤样筒内,安装好密封圈盖紧煤样筒盖,快速将煤样筒出气嘴连接到乳胶管的另一端开始解吸(从开始取样到开始解吸不能超过40分钟)。
3、读取解吸仪液面刻度作为初始刻度,打开阀门同时启动秒表计时,每一分钟读取液面刻度一次并记录,直至30分钟结束。
解吸完毕后关闭阀门,带到实验室开始地面解吸前不准打开阀门。
二、地面解吸试验:
1、将煤样筒与大解吸管连接,检查解吸管无漏气后,记录初始刻度。
缓慢打开煤样筒阀门,当解吸管长时间无变化后,记录量管刻度、室温和大气压力,并将煤样筒内的煤样称重。
2、秤取煤样两份(粒度不超过26mm),每份重约15~300克,将一份煤样装入粉碎机中盖紧,与小解吸管连接,定时3分钟开始解吸,当解吸管长时间无变化后,记录量管刻度,然后再进行下一份煤样的测定,若二次数据相差不大,取平均值;相差大时,再进行一份煤样的测定。
3、秤取10克煤样作水分测定。
三、试验结果输出:
1、将所有数据输入电脑瓦斯含量直接测定软件中,得出试验结果。
人工:
需运输潜孔钻机及配套设备、连接风水管等,使用Φ90钻头开孔,打至15米,更换取芯钻管,取出煤芯,3人操作,共需人工6个。
井下试验和地面解析,得出试验结果,需人工4个,共需人工10个。
仪器磨损:
需使用仪器20个小时。
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