3. 测定方案编制与现场准备
煤层瓦斯含量直接测定不是“到井下随便取一罐煤样”就能完成的工作。测定结果的代表性、可比性和可信度,在很大程度上取决于测定开始之前的三件事:测点选得对不对、计划编得细不细、仪器材料与人员分工准备得是否到位。本节围绕这三件事展开,重点讲清楚“怎么选、怎么编、怎么备”,并给出可直接参考的示例。
一、根据工作面条件选择测定点
测点选择的核心目标是让煤样能够代表被测区域煤体的真实瓦斯赋存状态。选点前应先收集工作面地质资料与采掘工程平面图,明确煤层厚度、倾角、构造发育情况、采掘进度、已揭露的瓦斯异常区段以及邻近测点的测定数据。在此基础上,按“分区域、分部位、分时段”的思路布点。
从空间上看,同一工作面不同部位的瓦斯含量可能存在明显差异:靠近断层、褶曲轴部、煤层变厚带、软分层发育带,瓦斯含量往往偏高;靠近采空区边缘、卸压带或长期暴露的煤壁,瓦斯已部分释放,测值偏低。因此测点应覆盖正常区与异常区,避免只在小范围集中布点。从时间上看,新暴露煤壁的瓦斯解吸尚未充分发展,测定值更接近原始含量;暴露时间较长的煤壁则需在记录中注明暴露时长,供后续修正与对比分析使用。
具体布点还应满足可操作性:测点位置应便于人员安全到达、便于钻屑法或煤芯法取样、便于连接解吸装置并有足够操作空间;应避开淋水、片帮、支护变形等危险部位。一般可在回采工作面布置上、中、下三个测点,在掘进工作面布置迎头及两帮测点,并与邻近已测点形成对照。每个测点都应编号,并在平面图上标注坐标或距巷道特征点的距离,保证后续可以复测和追溯。
二、编制测定计划
测定计划是把选点意图转化为可执行安排的文件,至少应包含以下内容:测定目的与依据、工作面及测点基本信息、测定方法与仪器、时间安排、人员分工、安全措施与应急处置、记录与数据管理要求。计划不必冗长,但关键信息必须齐全,尤其是测点编号与位置描述、测定方法(钻屑解吸法或煤芯法)、解吸时间节点和记录表格编号。
时间安排要与采掘进度衔接。以钻屑法为例,从钻孔开孔到煤样装入解吸罐的时间应尽量短,通常要求在数分钟内完成装罐密封,因此计划中要明确“取样—装罐—开始解吸计时”的衔接方式,避免因人员不到位造成暴露时间过长。解吸观测通常需要连续进行数小时,前期间隔短、后期间隔长,计划中应排出观测班次,明确谁在什么时刻读数。
下面给出一份可直接参考的测定计划示例(表中参数为教学示例,实际执行时按现场条件调整):
| 项目 | 示例内容 |
|---|---|
| 测定目的 | 掌握××回采工作面煤层瓦斯含量分布,为瓦斯涌出量预测提供基础数据 |
| 测点布置 | 上部1#、中部2#、下部3#、构造带加密4#,共4个测点 |
| 测定方法 | 钻屑解吸法,钻孔直径42 mm,孔深8~10 m |
| 时间安排 | 早班取样装罐,解吸观测连续2个班次,前2 h每10 min读数,之后每30 min读数 |
| 人员分工 | 技术员1名负责取样装罐与计时,观测员1名负责读数记录,安全员1名负责监护 |
| 仪器材料 | 解吸仪2套、解吸罐8个、煤样袋、标签、秒表、温度计、记录表 |
| 安全措施 | 取样前检查顶帮与支护,钻孔时佩戴防尘口罩,瓦斯超限立即停止作业 |
三、准备仪器材料
仪器材料准备要围绕“取得到、封得住、读得准”三个环节检查。取样环节需要钻机或风钻、钻杆、取样勺或接样器、煤样袋;密封环节需要解吸罐、密封圈、紧固件,并应提前做气密性检查——可将空罐注水或充气观察是否渗漏;解吸与读数环节需要解吸仪、连接软管、秒表、温度计、记录表。所有计量器具应在检定或校准有效期内,解吸仪使用前应检查液位和刻度清晰度。
材料数量要留有余量。按测点数准备解吸罐,并额外备用2~3个,防止罐体损坏或密封失效;标签应写明测点编号、取样时间、煤样质量、取样深度,标签纸应防水。此外还应准备照明、通讯、便携式瓦斯检测仪等安全与辅助用品。出发前按清单逐项核对,避免到井下才发现缺件。
四、人员分工与现场配合
现场作业一般需要三类角色:取样与装罐负责人、解吸观测与记录负责人、安全监护负责人。取样负责人对煤样的代表性和装罐时间负责,必须清楚每个测点的位置、孔深和取样要求;观测负责人对读数时刻、读数值和记录完整性负责,读数时应同时记录环境温度和解吸仪状态;安全监护负责人负责顶帮观察、瓦斯检查、人员站位和应急联络。人员较少时可由一人兼任,但取样与读数不宜由同一人在同一时刻兼顾,以免顾此失彼。
分工确定后应进行简短交底:明确测点顺序、每个测点的预计作业时长、装罐后交给谁、计时从哪一刻开始、读数记在哪张表上、出现异常向谁报告。现场还应约定一个统一的计时起点,例如“煤样装入解吸罐并密封完毕的时刻”,全文和记录表都以此为准,避免不同测点计时口径不一致。
综上,测定方案编制与现场准备的关键在于:测点要有代表性且可追溯,计划要把方法、时间、人员、安全落到可执行的安排上,仪器材料要按环节核对并留有余量,人员分工要覆盖取样、观测、监护三条线并统一计时口径。把这些准备工作做扎实,后续的解吸观测和含量计算才有可靠的基础。