摘要：瓦斯是我国大部分煤矿所面对的一种重大灾害，长期以来，煤炭资源的安全与经济效益受到严重威胁。因此，在保证煤矿安全的前提下，研究瓦斯参数测定仪的校准方法。提高经济效益，加强现代化矿井的建设和管理，都有着重要的现实意义。为了了解煤矿在第一次揭煤过程中的煤层和3煤层的瓦斯赋存状况，需要对矿井的瓦斯进行初步的测量;通过对3煤层瓦斯基本参数的测量，了解瓦斯含量、瓦斯涌出量、瓦斯突出危险性，了解瓦斯的分布;这样才能使生产得到合理的安排，才能使矿井安全高效地生产。

关键词：瓦斯;参数测定仪;校准方法

1.煤层瓦斯压力测定

煤层的气压是指在煤的孔隙中存在的自由气体，也就是气体在孔隙中的作用。煤层气体压力是煤层内气体的流动与涌出过程中的一个重要指标，也是导致煤层瓦斯突出的主要原因。煤层瓦斯压力的大小，直接影响着瓦斯含量、流动动力和瓦斯动力的强度。正确测量瓦斯压力，煤矿瓦斯突出危险性的预测及瓦斯防治对策的合理制定与防突措施，都有重要的现实意义。

1.1直接法测定煤层瓦斯压力

煤层气体压力测量的基本原理是在煤层中钻一孔，然后将一根瓦斯管插入到煤层中，在煤层里装上一支瓦斯管，用来和外面的世界联络，并与瓦斯压力计连接，以关闭与外界的连接。此外，如煤孔内的瓦斯已经外泄，压强下降，煤孔周围煤层内的瓦斯向煤孔内流动，导致煤体压力逐渐增加。由于煤洞周围煤体的体积较大，煤层中的吸附瓦斯量比自由瓦斯量要大，因此，在煤孔内，气体压力会逐渐接近煤层的初始压力，并用外部压力表进行读出。

为了精确测量煤层的瓦斯压力，测量结果可以反映出煤层的初始瓦斯压力。经现场勘察，发现现场水压很大，采取了高压注浆法对测压钻孔进行预处理，即先进行高压注浆堵水，封堵裂缝，再进行二次测压钻井，

1.2直接法测定瓦斯压力结果

在完成测压钻孔后，进行压风清理。其主要目的是将分散在钻孔中的石粉、煤粉和孔底的湿气除去，使胶囊与孔壁形成良好的接触，从而使煤层中的瓦斯能顺畅地排出。在清空后立即进行封孔测量，并在20分钟之内完成。通常情况下，在清孔的时候，先将封孔机安装好，再将封孔机放入孔内，再用液压泵将压力水灌入容器内，这样就能立即封闭。孔洞的长度，即胶囊的深度，通常在10米左右，因此，在进入煤层的时候，会留下1-2米的距离。该深度要严格控制，不得深入煤层，以免在打孔过程中泄露气体。另外，为降低钻孔至封孔期间煤层的瓦斯泄漏，在封孔结束后，将一部分压力气体注入瓦斯室，以加速瓦斯压力升高，节约测压时间。在开孔后，若不对孔进行充气，则在钻孔封闭后，靠煤层的气体释放，也能使井口气体压力升高较长。无论采用何种方法，在钻孔中的气体压力稳定超过24小时后，都应将其拆除。

在煤层的瓦斯压力测量中，每一点的瓦斯压力都超过168小时，当压力表打开后，井眼内没有水分，这就表明，在每一位置测量的气体压力都是实际的瓦斯压力，而两个测压钻孔的最大压力就是煤层该点的原始气体压力。

2解析仪类型以及检测方式

2.1  MD-2型瓦斯解吸仪

MD-2型煤粉瓦斯解吸仪是一种应用于矿井及工作面的突出危险预测技术。

MD-2型瓦斯解吸仪在不进行脱气、充气的条件下，充分利用剩余气的压力（气体的含量），将气体排出（解吸）到一个封闭的空间，并以此为表征。

MD-2煤粉解吸仪的主体由5个部分组成：水柱测量仪，解吸室，煤样瓶，三通旋塞，二通旋塞。

设备配有1毫米、3毫米的分样筛、秒表、10个煤样瓶。

2.2  WTC 瓦斯突出参数仪

WTC瓦斯突出参数仪是一种能测量井下瓦斯排放指标 K 1，综合指标 K f，工作面30分钟内，井下瓦斯涌出指标V30，瓦斯涌出指标 KC，工作面8小时内的瓦斯浓度。型式组成和典型的 W T C参数仪的突出气体

2.2.1结构和配置

该设备的结构如下：

WTC煤气泄漏参数计主机（包括煤样）

WTC气体泄漏参数计充电器1个（在地面上）

TPuP-16小型印刷机一台（在陆地上）

AZJ-2000沼气报警装置（V30， KC，瓦斯浓度）

2.2.2测量的方法与程序

1.设备的制作：主机和其他设备。2.其他准备：本子，粉笔，秒表等.3.钻孔布局：根据设计要求，尽可能地设置钻孔位置，钻孔数量，钻孔参数等。4.测量：按 WTC作业程序进行。5.记录，显示，预测，打印等.

2.2.3测量时应注意的问题

1.在软层段和合理的参数下，钻进的位置应尽量避免钻探的影响。2.电池容量要足够，操作迅速，暴露时间短，2分钟之内完成。3.正确把握接粉时间，防止卡钻。4.在测量时注意仪表有无气体泄漏。5.使用干粉末测试是优选的。6.充分筛选。7.避免矸石段，观察煤粉中有没有掺杂矸石。8.对打孔进行控制，不得在达到规定的深度后再进行接粉。9.现象记录，工作面异常说明.10.不能过长的预报深度。11.在预测完成后，最好将其显示在井下，以确定精确的数值。12.每个人在使用防突仪 WTC时，要特别注意，从取煤样到仪器的测量，都要在2分钟内完成。

2.3  ZWC-2井下气体喷射初速测量仪

井下气体涌出初速测量设备主要有ZWC-2和WY-I两种。本文着重介绍了ZWC-2钻井气体喷射初速度测量系统。

2.3.1目的

ZWC-2钻井瓦斯涌出初速度测量仪是在矿井开采或回采工作面进行矿井瓦斯突出风险预测和防治措施效果的试验中，测量钻孔瓦斯涌出初速度的指标。同时，本仪器也可应用于井下自然气体的涌出。

2.3.2产品的构造和工作原理

测量设备包括封孔器，测量管道、测量室管道、充气橡胶管道、打气筒、低压三通、流量计等。

仪器的基本工作原理是：将封孔机内的胶囊充入气体，使其膨胀后对煤壁进行挤压，从而实现对煤层的封闭。井口气体经测量管道流入流量计，封孔深度为10米，可任意调整。

2.3.3仪器的主要技术性能

1.最大钻孔深度：10米;2.密封孔的直径为42-50立方米，密封压力为0.06 MPa;4.胶囊的充气压力：0.2兆帕

2.3.4检测的方法和程序

1.测量之前的预备。试验设备在投入使用之前，必须先在地上检查试验系统的气密性，并检查每一个充气胶囊。检查时，将封孔机置于一种内径50毫米、长350毫米的工程塑料管或钢管内，并用气缸对其进行压力，在表压为0.25 MPa时，将其充分浸泡于水中，并使其不漏气。不得采用不符合规定的密封片，以免引起试验错误。2.在封孔之前，先把膨胀胶管、低压三通、压力计等连接起来。3.将所需的测试管按封孔深度预先连接。4.试验。在钻进预定深度时，快速拔出钻杆，把准备好的试验装置直接放入井中，再用高压三通进行充气。气囊在充气后会膨胀，挤压孔壁来关闭井眼。用手轻轻地拉出测量管，如果不能将其拉出，则封口完成。这项工作的时间不得超过1分钟。5.采用低压三通上的压力计，使胶囊的充气压力在0。20-0.25 MPa之间。6.在完成封孔后，用流量计与测量管道相连，并对钻孔气体的涌出进行了测量。测量完成后，开启低压三通，将胶囊气体排出，当气体压力下降到0时，将试验装置拔出。用流量计测量1分钟后，测量到的最大流量，也就是实际测量的瓦斯涌出速率 q。

2.3.5注意事项

1.q值的测量，《防突规定》中写道测量工作应在钻完预测孔后2分钟之内进行。2.在安装封口机胶囊时，要先把夹具套在胶囊的收缩部分，再把夹子旋紧。3.在进入和取出测量装置时，测量管道与充气软管一起轻轻插入。4.胶囊的充气压力不得超过0.25 MPa，以提高其使用寿命。在密封测试时，操作人员不得过分接近容器，否则会导致胶囊破裂而导致人身伤亡。5.在靠近测量点的工具盒中，应该有一个老虎钳，阀门芯，封孔器，可以在任何时候更换。

3.使用说明

3.1操作说明

（1）测压井眼的位置：在地质条件比较好的地区进行测压，由于在大裂隙带地质条件较差的地区，一旦开挖到这个地区，煤层气体就会从层间裂隙中扩散到巷道中，从而降低了煤层的瓦斯压力。测压巷道必须在离煤层8米处停止施工，避免因巷道前方卸压圈裂缝而导致煤体气体提前排出。为了以后从测压钻孔中获得煤层的透气性，必须在最大程度上进行钻孔。在钻进过程中，要正确地记录井眼的仰角、方位角、煤层的相交角以及层间的岩性。要详细地记录钻孔的深度，一般要打穿整个煤层，但是在煤层很厚的情况下，钻孔不能穿透煤层，但不能超过3 m。

（2）测试仪安装：在确定打孔前，测压员应对测井仪的全部设备进行检查、清点，并将其送至测压点的通道内。在钻到煤层后，要马上停止钻井，并通知测压人员，待测人员到达现场后，继续进行钻井，封孔粘液是事先用沸水和红薯粉冲成的，红薯粉和水的比重一般在8%左右，可以用少量的碱来增加粘性，冷却后加2%的工业甲醛，防止粘液被微生物分解。当钻孔达到预设位置时，停止钻井，更换清洁钻用的喷嘴，在钻孔深处反复冲洗2-3遍，除去钻屑，再把钻杆移开，把测压管放入井中。在煤矿钻孔时，可以在巷道内安装测压管道，

（3）卸掉煤层气体压力计：测压完毕后，首先卸下气体压力计，卸下时，为了避免大量气体从井内喷出，可在压力计接头处的三个排气口上接一根半尺的橡胶管子，将气体排入风流。在抽气完毕后，将粘液筒内的气体排出，方法和前面一样，然后松开加压手轮，使橡胶圈松动，整个拉出测压管。在拖动测压管道时，不能拉动内筒，而是要拉动外筒，防止橡胶圈受到压力而发生膨胀，从而造成拉拔困难。

（4）煤矿瓦斯压力测试仪的保养：使用完毕后，用高压水洗净，将管道壁上的粘液清理干净，并将其移至地表晾干，所有螺纹部位要涂上牛油，连接件放进工具盒中不可遗失，胶圈要清洗并晾干，以防老化，存放于阴凉处。所有的胶圈，内外管，接头，压力表，胶管和各种密封圈，如果发生故障或遗失，应及时替换。

3.2注意事项

1、钻孔孔径要比橡胶圈大2 mm。2、钻孔封孔处距钻孔底部不能太远，否则测压间隙过大，需要用到的气体积。3、在有孔洞现象的煤层钻孔时，应尽量避免在钻孔时出现空洞，防止气体大量逸出，导致气体压力缓慢增长。4、钻孔的位置要靠近煤层。如果一组测试仪的长度不足，可以增加测压管至要求的长度。5、若岩石较软，容易漏气，则可将孔洞的封口深度扩大至3.6米。6、钻孔时应尽量做到直线，不得有阶梯状，否则会影响测压管的出入。7、当测压钻孔时，钻孔变形减小，测压管难以抽出时，可将外筒拉动而不能拉动。8、若无法拔出测压管，则可将内筒顺时针方向转动，将倒螺纹的尾部止动片与内筒的末端分离，这样，只有两套密封圈和粘液部分的外筒仍在钻孔内外，其余均可拔出。9、剩余部分可以用90 mm或更大直径的岩心管在此钻孔内再次钻入。10、卸载检测器时，务必按先排气，后放气，切勿马虎。11、仪器的高压容器，如果有严重的腐蚀现象，必须立即停用，并更换新的。

4结论

煤矿安全是影响我国国民经济长期稳定发展的重要因素。近年来，随着国家对煤矿安全管理的加强，煤矿安全事故率大大降低。但系事故造成的伤害，严重影响了煤矿生产工人的人身安全，所以，对煤矿的防治工作也是迫在眉睫。

参考文献

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[2]王献伟， 陈颖， 缪燕子，等. 瓦斯突出参数检测系统设计[J]. 煤炭技术， 2017（10）：3.