第七章 煤与瓦斯突出预测仪器、装置及设备
第一节 突出预测仪器及装置
一、q值测定仪
（一）q值测定仪的构造及原理
瓦斯排出管用φ12.7mm铁管或合金管制成，每节长1m，用活节螺丝连接，根据钻孔长度任意调节。瓦斯排出管孔部分接上胶皮管并和流量计或煤气表连接。
封孔时，打开阀门5，连接胶皮管，用打气筒打气，气体经特制的紫铜充气管（φ6mm），进入胶囊，使之胀起，打气气压为0.2Mpa，从压力表上可显示，直至封孔器用手不能拔动为止，即完成封孔过程。这时钻孔内瓦斯就由测量室经瓦斯排出管到达流量计（或煤气表），时间1min时，即可读数，测出钻孔瓦斯涌出初速度q值。 （二）操作注意事项
（1）认真检查仪器各部件是否完好、严密、不漏气、否则要进行检修；必须准备有存备用品。
（2）严格按设计的参数打好预测钻孔，钻孔打完后，要快速插进q值测定仪，连接各部件，打气封孔，以上准备工作必须在打完眼后1min内完成，然后开始读数。
用节流式压差流量计时，应读取第1min末至第2min末的最大压力值，即黑色指针的压力值（这时红色指针压力值逐渐减小），该压力值所对应的流量即q值。用煤气表时，打眼完第1min末读取一个
读数，到第2min再读一个读数，把第2min末读数减去第1min末读数即q值。
（3）计时和读数必须准确无误。 二、MD—2型瓦斯解吸仪
（一）MD—2型瓦斯解吸仪的构造和原理
MD—2型瓦斯解吸仪为一个整块的有机玻璃快。仪器构造如图11-2所示。仪器外形尺寸为250mm×12mm×35mm，质量为0.8kg。 仪器带有特制的煤样筛2个，筛孔为1mm和3mm，另带秒表1块，备用采样瓶10个。
该仪器的基本原理是：在不进行煤样脱气和充瓦斯的条件下，利用煤钻屑中的残余瓦斯压力，向一密闭的空间释放瓦斯，用该空间体积和压力的变化，以水柱计压差来表示煤钻屑解吸处的瓦斯量。
图11-2 MD-2型瓦斯解吸仪构造图
1—水柱计 2—测量室 3—煤样瓶 4、5—开关旋塞
（二）MD—2型瓦斯解吸仪测定Δん2值的操作步骤和方法 1.采集钻屑煤样
（1）石门揭穿煤层工作面打钻时，每打1m煤孔，采集钻屑煤样1个，在钻孔进入预定采样地点时，开始计时，预计煤钻屑自煤体脱落到孔口所需时间，取出钻屑，用孔径为1mm和3mm的筛子筛分（φ1mm的筛子在下，φ3mm的筛子在上），将筛分好的试样装至煤样瓶刻度线水平（约10g左右）。
（2）采掘工作面打钻孔时，每隔1m采集钻屑煤样1个，装入煤样瓶，采样与筛分方法和上述相同。
2.测定Δん2值
（1）煤样装入煤样瓶后，把煤样瓶放入测量室2，拧紧密封盖，打开旋塞4，使水柱计和煤样皆与大气相通；
（2）自煤钻屑从煤体脱落、装入煤样瓶、放入仪器测量室并与大气相通，共计煤样暴露时间达到3min时，转动旋塞4，使煤样瓶与大气隔绝，启动秒表，开始进行瓦斯解吸测定计时；
（3）计时到2min时，记录解吸仪水柱计压力差值，单位是mmH2O； （4）把mmH2O转化成Pa(1mmH2O≈10Pa),即得到实测Δん2值（Pa）。 三、ATY瓦斯突出预测仪
（一）ATY瓦斯突出预测仪的构造及工作原理
ATY瓦斯突出预测仪由主机、煤样罐和微型打字机组成，如图11-3所示。主机由压力传感器、放大器和单片微机系统等主要部件
组成。煤样罐为钢质罐体，每次装φ1~3mm的煤样7g进行测试。煤样罐用φ8mm的橡胶管与压力传感器相连。
ATY瓦斯突出预测仪是利用微压传感器测定容器中的压力变化值来换算煤样的瓦斯解吸量的，煤样罐内煤样的解吸强度变化引起罐内的气压变化，压力传感器将此变化转化为电压信号，通过A/D转换器，送入微机系统进行运算，计算处K1值。
（二）测定K1值操作方法
（1）开机。在下井之前，仪器充电时间不得少于10h，到达工作地点后，将仪器放置在安全平稳的地点，按下电源开关。此时，仪器显示提示符为“CO”，表明仪器工作正常，正在等待工作指令。 （2）开机后，按下调零键，仪器显示提示符为“P”，在数据显示栏下山正或负的数码，此时调节零点电位器，使显示数据为0（-）。 （3）取样。将煤样罐的胶管与仪器的压力传感器的接口相连，打开煤样罐的上盖并扭松煤样罐上盖的排气开关，取出煤样罐中的煤样瓶，等待取样。用孔径为1-3㎜的筛子，接取钻孔排出的钻屑，启动秒表，并记录下取样钻孔的施工深度，筛取1-3㎜的钻屑，将其装满煤样瓶，装满后用筛子将瓶口刮平，把煤样瓶放入煤样罐中，将上盖盖好拧紧。
（4）测定K1值。待秒表走到预定时间r0(ro通常为1-2min),扭紧上盖排气开关，同时按下采样键，仪器将显示“H1”，表明仪器进入测量阶段；即要求键盘输入ro,输入后再按监控键，显示“Lo”， 输入后再按监控键，则计算并显示K1值，此时提示符为“F1“。整个
测定完成，可进行下一个煤样的测定。
第二节防突预测常用钻机
防突预测常用钻机有煤电钻、轻便型防突煤电钻、煤风钻和岩石电钻。
一、MZ2-12型煤电钻 (一)用途
MZ2-12型煤电钻是煤矿中硬和坚硬煤层即软岩钻孔用的机具，与麻花钎杆配套，进行旋转式干式钻眼，它具有防爆型，可用于有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井中。 （二）主要技术指标 (1)钻孔直径：38-45MM： （2）电机额定功率：1.2KW： （3）外形尺寸：366mmx318mmx218mm; (4)质量：15.5kg (三)使用维护注意事项
（1）使用前，首先仔细检查电钻各机械部分配合情况是否良好，电缆是否紧固，接地是否可靠、开关手把是否灵活，然后进行空载启动，运转3-5min;检查主轴旋转方向是否正确，如主轴反向旋转须切断电源，调换电缆的接线。
（2）如发现齿轮减速器有异常噪声、冲击声、叩打声，应立即停止工作。
（3）手持式煤电钻，一般为1-2人操作，其钻孔速度靠人的推力，严禁用其它方法任意加大推力，否则可能使电机超负载运转造成温升太高，甚至烧坏电机绕组。
（4）正确掌握煤电钻工作时间，以免电钻过度发热，当电钻开关外壳温度上升到65°时，应停止使用，及时冷却，以免烧坏定子绕组。
（5）禁止带电或正在操作时检查电钻和电缆
（6）使用完毕，要妥善保管，如有故障应送有关部门修理 二、QFC-22轻便型防突钻机 （一）用途及特点
（1）用途：QFZ-22轻便型防突钻机是矿用隔爆型、输出功率为2.2KW的电动钻机，主要应用在掘进工作面快速打排放瓦斯钻孔以消除突出危害，也可用于其它需要钻孔的场所。
（2）特点：配备的专用转换开关可使钻机反转，迅速退出已卡钻的钻杆；能用快速支撑的专用钻架测量钻孔的倾角等成孔参数；特制的钻具可提高钻孔效率，该钻机具有功率大、速度快、功能多、质量轻、操作方便等特点，是工作面实施排放钻孔的理想钻机。 （二）主要技术指标
（1）型号说明：Q-轻便式；F-防突；Z-钻机；22-额定功率为2.2KW （2）工作环境： ①海拔不超过1000m； ②环境空气温度不超过40℃
③环境空气相对湿度不超过95%±3%（25℃）； ④环境空气中含有甲烷和煤尘爆炸性气体。
（3）主要技术指标：额定功率2.2KW；额定电压127V；钻孔长度＜50m；钻孔直径42-89mm；外形尺寸460mm×355mm×230mm；主机质量≤30kg。
（三）钻机结构
QFZ-22轻便型防突钻机由电钻、钻架和专用转换开关三部分组成。电钻由防爆电动机、减速器及操作系统组成。
（四）操作方法和注意事项 1、操作方法
（1）检查电钻紧固、开关、电缆、插销、接地和防爆零件等是否处于良好状态；检查工作面支柱质量和通风瓦斯情况；检查钻头磨损情况。所有设备齐全并在良好状态下时，才能进行钻机操作。
（2）在断电状态下，按照有关规定用专用电钻电缆连接好电钻、综保和开关等
（3）安装好钻架，用螺栓连接好电钻及其托架，并安装在导轨上。
（4）紧握手柄，启动电机并推动钻机在导轨上滚动，使钻头钻进。推进速度根据煤岩性质等变化。
（5）卡钻时，先松开手，停钻，后转到转换开关手柄使它由现挡经“停”到另一挡，在握紧电机开关手柄，电机反转并退出钻杆。
2、注意事项
（1）必须等钻机停止转动后，才能改变钻机转动方向；否则，电机易损坏。
（2）操作时，随时注意电机、减速机及风扇的工作情况，外壳温度上升到50-60℃，停停止使用，以免烧坏定子绕组。
（3）减速器运转中若听不到正常的声音，应立即断电停止工作，查清原因。
（4）在井下，钻机应放置在干燥且不易进灰尘的地方，并轻拿轻放。
三、KHYD75dIA型矿用隔爆电动岩石钻机 （一）用途及技术特点
KHYD75dIA型矿用隔爆电动岩石钻机（以下称岩电钻）系钻岩石爆破孔的一种工具，用于矿井巷道掘进、冶金采矿和石方工程的作业，也可在煤层中钻注水孔、探水孔和排放瓦斯孔。
（1）岩石电钻需要钻架配合，可水平向前、倾斜向下钻孔。 （2）采样混式钻孔水排粉，可改善劳动条件和延长钻头寿命，也可采用螺旋叶片钻杆钻孔干式排粉。
（3）在作业中，只需操纵手轮，主机可自动前进和后退。 （二）注意技术指标
主机质量：75kg；电机额定输出功率：3KW；电机额定电压：380V/660V；钻孔速度：320mm/3in（当岩石电钻应在煤层或较软岩石时，可更换一套齿轮，使钻孔速度达到410mm/min）；钻孔直径：Φ35-45mm（岩石），Φ75mm（煤层）；钻孔深度：8m（岩石），100m
（煤）；岩石硬度系数（普氏）f＜10：主机外形尺寸：720mm×376mm×436mm.
适用条件：
（1）空气中含有甲烷或爆炸性煤尘； （2）工作环境的相对湿度不超过95%； （3）海拔高度不超过1000m。 （三）岩石电钻结构
岩石电钻电动机、减速箱和跑道等机构组成；电动机和减速箱连成一体称为主机，通过链轮、链条在跑道上进行工作。 （四）操作方法和注意事项
（1）根据使用场合及钻孔的位置确定钻架（自制）的架设位置。 （2）先将链条装到主机上，然后将主机安装在跑到上，把链条两端与跑到连接好，并调节链条拉杆，使链条在跑到上进行工作。 （3）钻机前将手轮转到空挡位置，空载运转5min。当电机绝缘良好，岩石电钻无异常声音，并且主轴旋转方向与减速器上箭头方向一致时，在装上钻杆钻头和接通水源。
（4）在开孔时，将手轮箭头方向缓慢旋转轻轻接上离合器，当钻头体全部钻人岩石后再用力上紧离合器，但用力不能太猛。钻到所需深度时，应迅速反向转动手轮停止前进。再按箭头反方向上紧离合器，主机快速退回，等到钻头完全退出孔口时再停钻，否则易损坏钻头和零件，这时将手轮转到空挡位置。
（5）在钻孔过程中，若发生钻杆弯曲或卡钻，应立即退钻，检查
钻头是否磨钝或崩片，是否遇到较硬的断层或检查电机进线端的电压是否符合额定电压，若低于额定值，必须调压到额定值。
（6）钻岩石孔时，水的流量为5～5L∕min,压力为0.3～0.5MPa。钻煤层长孔时，水的流量为20～30L∕min，压力为1～2MPa，并且需增装大流量的侧室供水器，另换钻杆、钻头、接头。
（7）严禁干打眼，严格执行先供水、后开钻，先停钻、后停水的方法。钻进中要注意供水情况，遇到突然停水时，必须立即停钻，使钻头及时离开孔底，以防止钻头堵塞和卡钻事故发生。
(8)注意保护隔爆面，如出现缺陷应及时进行修补。
（9）接线盒部件中，接线端子的镀锌垫圈，不允许用大直径待用，以确保爬电距离及电器间隙。
(10)岩石电钻若有异常声音，应立即检查修理。减速箱内应该定期清洗并更换润滑油，必要时电机定期烘干。
第三节 其他装置
一、DQY-1型地质罗盘仪
现场实施防突措施时布置防突钻孔，定钻孔方位、倾角；收集瓦斯地质资料，收集煤（岩）层产状、地质构造产状；发生突出后收集突出资料，突出空洞轴向、倾角、煤层堆积角、突出空洞部位的煤（岩）层和地质构造产状等都需要用地质罗盘仪。因此，地质罗盘仪是防突工必不可少的工具。每个防突工必须会使用并正确使用。 （一）DQY-1型地质罗盘仪的结构
仪器由上盖与外壳通过联接合叶构成仪器主体。上盖内装有反光
镜，可使用目标映入镜内。外壳的外部装有长照准器，配合小照准器，可瞄准目标。外壳内装有刻度盘和磁针，可以直接读出目标的方位，圆水准器可以指示仪器的水平位置。长水准器和指示盘供测量坡角用，可以在方位盘的倾角刻度上直接读数。开关为磁针制动机构，在外壳的外面备偶磁偏角调整轴。 （二）使用方法
1、测产状（包括走向、倾向、倾角） （1）测走向（即岩脉在水平上投影的方向）
将仪器上盖打开，用开关放松磁针，调好本地区的磁偏角，将仪器两个长边靠在岩层的特征面（具有代表性的面），保持圆水泡居中，则磁针北极所指示的度数，即为岩层的走向。 （2）测倾角（垂直于走向所指示的面的方向）
用联接合叶下边的底盘的短边或上盖的背面靠稳岩层的特征面，保持圆水泡居中，则磁针北极所指示的度数，即为岩层的倾角。 （3）测倾角（垂直于走向水平面夹角的角度）
先用开关将磁针锁住，上盖打开到极限位置，仪器的侧边垂直于走向而紧贴岩层的特征面，调长水泡居中，则指示器所指的方向盘的度数即为岩层的倾角。
2、地形草测（包括定方位，测坡角，定水平线） （1）定方位（目标所处的方位和位置）
①当目标在视线（水平面）上方时的测量方法；右手紧握仪器，上盖背面向着观察者，手背紧贴身体，以减少抖动，打开磁针，左手
调整长合叶的反光镜，转动身体，使目标、长照准尖的像同时映入反光镜，并为镜线所平分，保持圆水泡居中，测磁针北极所指示的读数即为该目标所处的方向。
按照同样的方法，在另一测点对该目标进行测量，这样两个测点对同一目标进行的测量得出两线，两线沿着测出的角度相交的位置，就是目标的位置。
②当目标自视线（水平面）下方时的测量方法：右手握紧仪器，反光镜在观察者得对面，手臂同样紧贴身体，以减少抖动，打开磁针。左手调整长照准器和上盖，转动身体，使目标照准尖同时映入反光镜的椭圆孔中，并为镜线所平分，保持圆水泡居中，则磁针北极所指示的读数即为该目标所处的方向。
按照同样的方法，在另一测点对该目标进行测量，这样两个测点对同一个目标进行的测量得出两线，两线沿着测出的角度相交的位置，就是目标的位置。
（2）测坡角（目标到观察者与水平面得夹角）
先将磁针打开，右手握住仪器外壳和底盘，长照准器在观察者得一方，将仪器平面垂直于水平面，长水泡居下方。左手调整上盖和长照准器，使目标、照准尖的孔同时为反光镜椭圆孔的刻线所平分。然后用右手中指调整手把，从反光镜中观察长水泡居中，此时指示平盘在方向盘少年宫所指示的度数，即为目标的坡角。
如果测某一坡面的坡角，则只需要把上盖打开到极限位置，讲仪器侧边直接放在该坡面上，调整长水泡居中，读出角度，即为该坡面
的坡角。、 （3）定水平线
先将磁针锁定，把长照准器扳至盒面成一平面，上盖扳至900，而照准尖竖直，平行上盖，将指示器对准“0”，则通过照准尖上的视孔和反光镜椭圆孔的视线，即为水平线。
3、测物体的垂直角
先将磁针锁住，把上盖扳到极限位置用仪器侧面贴紧物体（如钻杆）具有代表性的平面，然后调长水泡居中，此时指示器的度数即为该物体的垂直角。 （三）注意事项
（1）磁针和顶针、玛瑙轴承是仪器最主要的零件，应小心保护，保持干净，以免影响磁针的灵敏度，不工作时，应把磁针锁牢，以减少磨损。
（2）开关应按顺时针转动，以免螺纹松动。 （3）所有合叶不要轻易拆卸，以免松动而影响精度。 （4）仪器尽量避免高温暴晒，以免水泡漏气失灵。 （5）合叶转动部分应经常点些钟表油，以免干磨而折断。 (6)长时间不使用时，应放在通风、干燥的地方，以免发霉。 二、封孔器
（一）瓦斯抽放封孔器 1、用途
用于媒体注水以及抽放瓦斯气体。
2、功能
（1）水分进入媒体，释放部分瓦斯，有效降低煤体瓦斯含量。、 （2）注水达到效果后，可降低粉尘80%以上，改善工人作业环境，杜绝粉尘爆炸事故。
（3）湿润煤体，减少火工产品，降低成本，增加工人的安全感。 （4）起到防突效果，有效地释放地应力、瓦斯压力，杜绝割煤时突出事故的发生。
（5）解决了割煤和防突打钻时瓦市超限问题，能有效防止煤、瓦斯突出与爆炸。
3、结构
封孔器由高压橡胶膨胀胶管、中间钢管、滑动密封接头及注压接头组成。
4、注意事项
送插封孔及回收封孔器严禁带压操作。 （二）煤层注水封孔器 1、用途
用于媒体注水、降尘、降煤压、裂煤、排放瓦斯等。 2、功能
（1）水分进入媒体，释放部分瓦斯，有效降低煤体瓦斯含量。 （2）注水达到效果后，可降低粉尘80%以上，改善工人作业环境，杜绝粉尘爆炸事故。
（3）湿润煤体，减少火工产品，降低成本，增加工人的安全感。
（4）高压注水，破碎煤体，减少火工产品，降低成本，增加工人的安全感。
（5）利用封孔器破煤，能有效防止煤与瓦斯突出和爆炸。 3、结构
封孔器由高压橡胶膨胀胶管、安全阀、快速接头组成。 4、注意事项
（ 1）送插封孔器及回收封孔器严禁带压操作。 （2）封孔器工作时，正前方不许有人作业。
