瓦斯实验室

　瓦斯实验室

　 瓦斯抽采科 2020 年 年 6 月

　 概

　述

　煤矿是一个充满多种危险源、非常复杂的生产环境。尤其瓦斯瓦斯事故的突发性、随机性大，危险性和破坏性严重，是造成煤与瓦斯突出、瓦斯异常涌出以及瓦斯爆炸等重大瓦斯灾害的主导因素，瓦斯灾害已成为煤矿生产中的第一大灾害，给高瓦斯矿井的安全生产带来了严重威胁。瓦斯灾害治理的先决条件是确定煤层瓦斯的赋存及其参数情况。国内外对于煤矿瓦斯参数进行了多方位的研究，包括各参数的测定工艺、技术及装备等。瓦斯解吸特征临界指标确定方法三个方面；煤层瓦斯含量测定技术包括：煤队瓦斯的吸附、解吸特效研究煤的工业分析、煤层瓦斯气体成分分析；煤的突出危险性判定指标研究包括煤的瓦斯放散特征研究、煤的坚固性系数测定。

　实验室建设的必要性

　掌握煤层的瓦斯基础参数是认识煤层瓦斯赋存规律、科学制定矿井瓦斯防治方案和进行合理通风设计的基础。就瓦斯治理而言只有在弄清了煤层瓦斯赋存规律的前提下，才可能根据瓦斯灾害的严重程度，有针对性地采取防治技术措施，实现矿井安全生产。而瓦斯赋存规律的获得必须大量测量煤层瓦斯基础参数。煤矿企业建立瓦斯基础参数实验室后可以随着采掘工程的推进，随时测定煤层瓦斯基础参数，掌握煤层瓦斯的动态

　变化，进一步研究瓦斯分布规律，进而形成瓦斯预测分析结论，指导矿井安全高效生产。

　而瓦斯赋存规律的获得必须测定煤层瓦斯基础参数。煤矿企业建立瓦斯基础参数实验室后可以随着采掘工程的推进，随时测定煤层瓦斯基础参数，掌握煤层瓦斯的动态变化，进一步研究瓦斯分布规律，进而形成瓦斯预测分析结论，知道矿井安全高效生产。

　一、 是 国家法律法规的需要

　2019 年 7 月 16 日国家煤矿安监局印发了《防治煤与瓦斯突出细则》，细则中明确规定，突出煤层回采前必须执行区域措施，其中包括区域预测、区域措施、区域效果检验及区域验证，其各种预测指标和措施效果检验指标均需井下实测，实测主要参数为；瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数、煤层突出指标等。各项参数的测定大多需要在实验室进行，为有效贯彻落实《防治煤与瓦斯突出规定》，建立瓦斯实验室非常必要。

　二、是研究煤层瓦斯赋存规律的需要

　在煤层瓦斯赋存规律的研究中，重要的一项内容就是煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量的测定。瓦斯含量的测定可以果用直接法和间接法，无论采用直接法还是间接法进行煤层瓦斯含量测定，都需要建立瓦斯基础参数测定实验室。间接法测定煤层瓦斯压力也需要实验室测定煤的吸附常数和煤的工业分析。因此，要进行煤层瓦斯赋存规律的研究，必须建立瓦斯基础参数实验室。

　三、是指导矿井安全生产的需要

　对于潞宁公司瓦斯赋存情况，瓦斯治理任重道远，瓦斯成为制约安全生产的重要因素。建立瓦斯基础参数实验室后，可以随时进行瓦斯赋存规律研究，及时掌握瓦斯分布动态、制定针对性的安全技术措施，从而避免瓦斯事故的发生;通过实验室基础参数的测定，可以对矿井井田范围内的瓦斯灾害进行全面分析和划分，对灾害度进行区别，从而提高瓦斯治理效率，提高瓦斯治理效果，指导煤矿进行合理的安排采据布置，有针对性地采取防突措施和瓦斯治理技术，实现矿井安全高产高效。

　四、是提升矿井瓦斯治理水平的需要

　瓦斯基础参数实验室的建设能凝聚相关技术人员和汇总技术成果，是瓦斯防治、技术创新、培养专业人才的平台，对于矿井瓦斯灾害的治理水平的提升具有重要意义。开展瓦斯治理科研项目，其中包括煤层瓦斯基础参数测定以及矿井生产期间的日常预测预报等诸多工作，各项工作均与煤层基础参数有着重要的关系。为此，建立瓦斯实验室对科研项目的开展及矿井安全生产有着重要意义。

　瓦斯实验室设备主要有:HCA 型高压容量法瓦斯吸附装置、DGC 型瓦斯含量直接测定装置、WFC-2 型瓦斯放散初速度测定装置、突出指标测试仪 WTC 煤层瓦斯压力测定仪、煤的坚固性系数(F 值)测定装置等。

　五、是企业落实主体责任的需要

　建立瓦斯实验室，掌握煤层瓦斯赋存规律，对瓦斯治理效

　果进行科学评价和评判，量化分析，用数据说话，确保有效治理瓦斯。做到不采突出面，不掘突出头。应抽尽抽，可保必保，应抽必抽、效果达标。

　瓦斯实验室主要测定技术

　一、A HCA 型高压容量法瓦斯吸附装置

　通过井下实测的煤层瓦斯压力结合瓦斯吸附常数 a、b 值、工业分析和煤的孔隙率可以用来计算煤层的瓦斯含量。该装置为全自动的电子式解吸装置，配套有高纯度甲烷气瓶、充气系统、真空干燥系统、电子天平、罗茨真空泵机组、真空脱气系统、恒温水浴箱、瓦斯吸附解吸系统和数据分析系统等装置，设备先进，准确度高，有自动测定、打印实验数据等功能。测定的吸附常数 a、b 值反映了煤层瓦斯解吸特征和最大可解吸瓦斯量，为瓦斯含量直接测定法及瓦斯压力间接测定法的必备数据。

　 二 、

　C DGC 型瓦斯含量直接测定装置

　DGC 型瓦斯含量直接测定装置是一套井下和实验室结合使用的直接测定煤层瓦斯含量的装置，装置可在 8 小时内完成煤层瓦斯含量测定。测定过程为：向煤层施工钻孔取煤样、将煤样装入解吸装置测量瓦斯解吸速度及解吸量、在实验室将煤样装入密封粉碎系统粉碎后测量瓦斯解吸量、抽真空测定或计算煤的常压吸附量、建立模型推算取样阶段损失瓦斯量。所以测

　定的煤层中瓦斯主要由取样阶段煤样损失瓦斯量 Q1、粉碎前自然解吸瓦斯量 Q2、粉碎后自然解吸瓦斯量 Q3、常压不可解吸瓦斯量 Q4 等四部分组成。即

　式中：Q1――煤样损失瓦斯量，是取样过程中损失的瓦斯量；

　Q2――粉碎前自然解吸瓦斯量，是指在常压状态下，煤样井下解吸瓦斯量与煤样运送到实验室在粉碎前所解吸的瓦斯量之和。

　Q3――粉碎后自然解吸瓦斯量，指在常压状态下，煤样在粉碎机中粉碎到95%煤样粒度小于0.25mm的过程中所解吸瓦斯量。

　Q4――常压不可解吸瓦斯量，在常压状态下，粉碎解吸后仍残存在煤样中不可解吸的瓦斯量。

　常压不可解吸瓦斯量可按传统地勘期间瓦斯含量测定方法中的真空泵组脱气、气体成分分析等工艺实测。但更简便的方法是按下式计算：

　 三

　、瓦斯放散初速度测定装置

　该仪器主要用于测定煤层瓦斯突出基础指标――瓦斯放散初速度指数△P，一般与测定煤层坚固性系数相配套，结合煤层原始瓦斯压力、煤体破坏类型等指标，可对煤层突出危险性进行评价，也可用于煤层区域突出危险性的综合指标测算。

　 四

　、煤的坚固性系数（f f ）值测定装置

　该装置用于测定煤的坚固性，是判定煤层突出危险性的一项重要指标，结合其它基础指标对煤层突出危险性进行评价

　 附件：

　瓦斯参数实验室实验员岗位责任制度

　1. 围绕矿井瓦斯防治工作任务，开展瓦斯基础参数测定工作，建立良好的运行机制。

　2. 承担煤与瓦斯突出危险性相关数据测定，主要测定煤样可解析瓦斯含量，压力、K1 值和煤层坚固性系数。

　 3. 严格按《操作规程 开展检测活动，主动接受监督和指导。

　 4. 积极参加技术培训，刻苦钻研技术，提高测试质量。

　 5. 遵守实验室的各种规章制度，熟练掌握所使用的测试仪器结构、原理、性能、正确使用和维护并能自行解决测试中出现的各种技术问题。

　 6. 认真填写实验原始记录，实验结束后应认真核实，出具测试报告，交抽采科科长、分管矿领导审核签字，做到内容完整，数据可靠，并存档备案。

　7. 负责本实验室设备的维护保养，保证实验仪器设备完好。

　 8. 努力提高实验技术，完善技术条件和工作环境，保障完成科学实验任务。

　 9. 实行科学管理，完善各项规章制度。

　 10. 科学规范操作，保证测定数据真实可靠，完善瓦斯参

　数测定相关记录与档案管理。

　11. 制订试验室检验仪器、设备、试药、试剂及其它用品的报废及购买计划。

　 12. 搞好实验室的科学管理 、贯彻、实施有关规章制度，定期检查、总结实验室工作。

　 13. 保持测试仪器、设备和室内清洁，履行岗位安全职责。

　 煤层瓦斯参数实验室管理制度

　 1. 实验室内测试仪器、设备及电脑线路布局合理、整齐。

　 2. 测试用的随机工具、物件和测试样品按规定放置，高压气瓶需固定在人员不常到的位置;室内不准堆放其它杂物。

　 3. 保持测试仪器、设备和室内清洁，坚持卫生包干制度，每日打扫一次室内卫生。

　 4. 做好仪器、设备的防潮、防火、防事故工作，发现异常及时关闭电源，报告实验室负责人进行处理。

　 5. 实验室内严禁吸烟，任何人不准在室内进行测试无关的其它事宜。

　6. 外单位人员未经许可，不得进入实验室参观，学习人员必须有本室管理人员陪同，不得随意开动仪器设备。

　 煤层瓦斯参数测定实验室安全管理制度

　 1. 实验室人员要高度重视安全工作，要自觉遵守安全制度和有关规定，所有人员应在接受安全教育后，才能进入工作岗位。

　2. 严格按操作规程进行操作，正确使用测试设备，不得违章作业。

　3. 测试人员上岗前应做好规定的安全措施，以防安全事故的发生。

　4. 按规定配备适当的消防器材，并定期检查是否安全可靠，非灾害时任何人不得擅自使用消防器材。

　5. 所有电器设备要定期检查、及时维修、注意安全用电。

　6. 下班时要清理好各种器材工具，切断电源，熄灭火源，关好门窗，消除不安全隐患。

　7. 发生安全事故，要积极采取有效应急措施，及时处理防止事态扩大，重大事故要同时保护好现场，并立即向主管领导报告。

　 煤的坚固性系数测定流程

　1 1 ．仪器设备及用具

　捣碎筒，计量筒，分样筛(孔径 20mm、30mm 和 0．5mm 个)，天平(最大称量 1000g，感量 0．5g)，小锤、漏斗、容器。

　2 2 ．采样与制样

　1)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，在地面打钻取样时应沿煤层厚度的上、中、下部各采取块度为 lOcm 的煤芯两块。煤样采出后应及时用纸包上并浸蜡封固(或用塑料袋包严)，以免风化；

　2)煤样要附有标签，注明采样地点、层位、时间等；

　3)在煤样携带、运送过程中应注意不得摔碰；

　4)把煤样用小锤碎制成 20～30mm 的小块，用孔径为 20 或30mm 的筛子筛选；

　5)称取制备好的试样 50g 为一份，每 5 份为一组，共称为取三组。

　3 3 ．测定步骤

　1)将捣碎筒放置在水泥地板或 2cm 厚的铁板上，放入试样一份，将 2．4kg 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 份捣碎后的试样装在同一容器中：

　2)把每组(5 份)捣碎后的试样一起倒入孔径 0．5mm 分样筛

　中筛分，筛至不再漏下煤粉为止；

　3)把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数 l(即粉末在计量筒内实际测量高度，读至毫米)。

　当 l≥30mm 时，冲击次数 n，即可定为 3 次，按以上步骤继续进行其他各组的测定。

　当 l＜30mm 时，第一组试样作废，每份试样冲击次数 n 改为5 次，按以上步骤进行冲击、筛分和测量，仍以每 5 份作一组，测定煤份高度 l。

　4 4 ．坚固性系数的计算

　坚固性系数按下式计算

　f=20n/l 式中 f-坚固性系数; n-每份试样冲击次数,次; l-每组试样筛下煤粉的计量高度，mm。

　测定平行样 3 组(每组 5 份)，取算数平均值，计算结果取一位小数。

　5 5 ．软煤坚固性系数的确定

　如果取得的煤样粒度达不到测定／值所要求粒度(20～30mm)，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=1.57f1-3-0.14

　当≤0．25 时，f＝f1—3 式中 f1-3-粒度为 1—3mm 时煤样的坚固性系数。

相关热词搜索：瓦斯 实验室