2024年4月19日发(作者：)
最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标Δh2
综述
采用该法预测时，在工作面打
2
个
(
倾斜和急倾斜煤层
)
或
3
个
(
缓倾斜煤层
)
直径
42mm
、长
6
～
10 m
的钻孔。钻孔每打
1 m
测定钻屑量一次，每打
2 m
测一次钻屑解吸指标。根据每个钻孔
沿孔深每米的最大钻屑量
Smax
钻屑解吸指标
K1
或
Δh2
，预测工作面突出危险性。
钻屑量测量时要求每打
1m
测定一次，测定方法可用重量法或容量法：重量法。每钻
1m
钻
孔，收集全部钻屑，用弹簧秤称重；容量法。每钻
1m
钻孔，收集全部钻屑，用量具测量钻
屑体积。
钻屑瓦斯解吸指标的临界值应根据现场实测数据确定。如无实测数据，可按表
2
确定石门
揭煤突出危险性。
表
2
煤巷钻屑指标法临界值
S
max
Δh
2
突出危险性
kg/m L/m Pa
≥
6
<6
≥
5.4
<5.4
≥
200
<200
技术原理
有突出危险
无突出危险
这种预测方法是综合性的，因为同时考虑了工作面的应力状态、物理力学性质、瓦斯含量，
即考虑了决定突出危险的主要因素。
钻孔的钻屑量
S(L
／
m)
计算如下：
式中
S1—
根据钻孔直径计算的钻屑量；
S2——由于瓦斯能量释放造成的钻屑量；
S3——由于地压能量释放造成的钻屑量。
在钻头直径为
42 mm
时，如考虑到煤的松散系数
(σ=1.3)
则
S1=1.8 L
／
m
，并且沿钻孔长度是
一个常数。
钻头进入高应力状态下的煤体时，由于瓦斯压力的作用使煤体破碎。在危险带
S2≥O.5 L
／
m
，在非危险带
S2=O
。
在地压作用下钻孔发生变形，因而钻杆不断研磨煤体，产生
S3
。
计算和实测的结果分别为：危险带
S3
算
=8.8 L
／
m
，
S3
测
=15.8 L
／
m
；非危险带
S3
算
=2.0 L
／
m
，
S3
测
=1.9 L
／
m
。
在突出危险带中，在钻孔壁变形的同时发生冒落，煤的破坏愈高，打钻延续时间愈长，含
瓦斯愈多，煤冒落愈厉害，这就是突出危险带钻屑量高的原因。
在煤样暴露时间和粒度相同时，
△h
值综合反应了煤的破坏程度和瓦斯压力
(
含量
)
这两个与
突出危险性密切有关的因素。试验证明，煤的破坏类型越高，则煤的解吸速度越大
(
图
1)
；
突出区煤样的瓦斯解吸量，远比非突出危险区大
(
图
2)
。
图
1
不同破坏类型煤样Δ
h
2
值随时间的
图
2
炮眼煤样Δ
h
2
值随时间变化曲线
变化曲线
(
煤样粒度
1
～
3 mm
，
1
—北票台吉立井
550 m
水平东
1
／
2
石门
9
层
(
突出
)
；
充瓦斯压力
0.2 MPa) 2
—北票冠山三井
-330 m
水平东
1
／
2
石门
10
层
(
突出
)
；
1
、
2
、
3
、
4
、
5
—分别为
3
—北票台吉四井
-370 m
水平东
1
石门
5A
层
(
非突出
)
；
Ⅰ、
Ⅱ
、
Ⅲ
、
Ⅳ
、
Ⅴ
类煤样
4
—北票台吉四井
-370 m
水平东
2
石门
10
层
(
非突出
)
该指标为煤炭科学研究总院抚顺分院研究提出的，为了测定解吸指标
△h2
，设计了
MD-l
型解吸指标测定仪。打钻孔或炮眼时，从煤钻屑中取出固定粒度
(1
～
3 mm)
和一定
质量
(100 g)
的煤样，经暴露了
3 min
后，向某一体积空间解吸瓦斯，用该空间压力
的变化
(
即
△h2)
来表征煤样解吸出的瓦斯量。
试验证明，煤的破坏类型越高，则煤的解吸速度越大
(
图
1)
；突出区煤样的瓦斯解吸量，
远比非突出危险区大
(
图
2)
。钻屑量主要考虑了煤层的强度性质和应力状态，而
在煤样暴露时间和粒度相同时，
△h
值综合反应了煤的破坏程度和瓦斯压力
(
含量
)
这两个与突出危险性密切有关的因素。因此，把钻屑量与瓦斯涌出初速度结合在
一起来预测突出危险性是合适的。
特点及适用范围
钻屑指标法预测采煤工作面的突出危险性是根据每个钻孔沿孔深每米的最大钻屑量
S
max
和
钻屑解吸指标Δ
h
2
是否超过临界值，如果指标等于或大于临界值，该采煤工作面预测为突出
危险工作面，反之为无突出危险工作面。
用最大钻屑量
S
max
和钻屑解吸指标Δ
h
2
预测，关键在于两个指标的取得。测定解吸指标Δ
h
2
，选用
MD
—
2
型解吸指标测定仪。打钻孔时，从煤钻屑中取出固定粒度
(1
～
3mm)
和一定质
量
(100g)
的煤样，经暴露
3min
后，向某一体积空间解吸瓦斯，用该空间压力的变化
(
即Δ
h
2
)
来表征煤样解吸出的瓦斯量。
装备配置
根据不同的地质条件，可以采用不同的装备，但总的说来，要顺利完成效果检验，对装备
有以下要求：
钻机电机及附属电气设备必须是防爆型。钻机体积小，轻便，便于拆卸及搬迁。钻机能打
任意角度的钻孔。取样用的筛子φ
1mm
，φ
3mm
各一个。弹簧称及量具有足够的精度，称量
准确。
MD—
2
型煤钻屑瓦斯解吸仪。该仪器为煤科总院抚顺分院研制，结构见图
3
，仪器由水柱计
1
、解吸室
2
、煤样罐
3
、三通活塞
4
和两通活塞
5
组成。另配有
1mm
和
3mm
的取样小筛子
1
套、秒表
1
块。仪器主体为一整块有机玻璃，外形尺寸为
270mm×120mm×34mm
，质量为
0.8kg
。
图
3 MD
一
2
型煤钻屑瓦斯解吸仪结构示意图
水柱计；
2—
解吸室；
3—
煤样罐
4
—三通活塞；
5—
两通活塞
应用案例
(1)应用范围条件
本技术适用于各种条件煤层的突出危险性预测，作业地点要求有足够的风量和风压，以保
证取样人员的安全。
(2)应用的具体技术描述
采用该法预测时，在工作面打
2
个
(
倾斜和急倾斜煤层
)
或
3
个
(
缓倾斜煤层
)
直径
42mm
、长
6
～
10m
的钻孔。钻孔每打
1m
测定钻屑量一次，每打
2m
测一次钻屑解吸指标。打钻时，在预
定的位置取出钻屑，用孔径
1
和
3mm
的筛子筛分
(
φ
1mm
的筛子在下，φ
3mm
的筛子在上
)
，
将筛分好的φ
1
～
3mm
粒度的试样装入
MD
—
2
型解吸仪的煤样瓶中，试样装至煤样瓶刻度线
水平
(10g
左右
)
，自钻孔打至该采样段起经
3min
后，启动秒表，转动三通阀，使煤样瓶与大
气隔离，在
2min
时记录解吸仪的读数，该值即为
Δh
2
，单位为
Pa
。
(3)应用效果
采用钻屑指标法预测突出危险性时，各项指标的危险临界值应根据现场实测资料确定，如
无实测资料，按表
2
确定突出危险性。当预测为无突出危险时，每预测循环应留有
2m
的预
测超前距
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