1 范围

      本标准规定了钻屑瓦斯解吸指标的测定原理、测定仪器、测定步骤和结果表述。

      本标准适用于实验室和现场测定钻屑瓦斯解吸指标为和Δh₂。

2 规范性引用文件

      下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

      GB/T 212 煤的工业分析方法

      MT 38 煤和岩石物理力学性质测定的采样一般规定

3 术语和定义

      下列术语和定义适用于本标准。

3.1

      钻屑瓦斯解吸指标 K₁ gas desorption index （K₁ ） of drill cuttings

      预测煤层突出危险性的钻屑瓦斯解吸指标之一。综合反映煤层瓦斯含量及卸压初期瓦斯解吸速度的大小，用特定仪器测定钻屑试样在卸压初期一段时间（5 mm）瓦斯解吸曲线的斜率表示，单位为 cm³/g • min^1/2。

3.2

      钻屑瓦斯解吸指标 Δh₂ gas desorpton index （Δh₂） of drill cuttings

      预测煤层突出危险性的钻屑瓦斯解吸指标之一。综合反映煤层的瓦斯含量及卸压初期瓦斯解吸速度的大小，用特定仪器测定钻屑试样在卸压初期一段时间（2 mm）瓦斯解吸而产生的压力差表示，单位 为Pa。

4 测定原理

      将含瓦斯煤样瞬间暴露于大气中或类似于大气环境条件的仪器中，根据等容或变容变压解吸原理 测定煤样在不同时间段的瓦斯解吸量或不同时刻的瓦斯解吸速度，然后根据测定数据与煤样暴露时间 的关系进行相应的数学处理，得出钻屑瓦斯解吸指标。

5 测定仪器

5.1 实验室测定仪器、设备

      a）按图1所示实验系统测定钻屑瓦斯解吸指标；

      b）采用等容或变容变压解吸原理的电子或物理测量仪器，简称瓦斯解吸仪。等容式瓦斯解吸仪 （测定Ki）压力范围0 kPa〜10 kPa,误差±2% ;变容变压式瓦斯解吸仪（测定Δh₂）压力范围 0 kPa〜3 kPa,误差±2%。瓦斯解吸仪还应符合附录A的使用条件；

      c）真空泵，流量为1 000 cm³/s,极限真空不大于0.1 Pa；

      d）阀门，公称压力应不小于16 MPa；

      e）煤样罐容积300 cm³,煤样杯容积8.6 cm³ （壁厚应不超过2 mm）,连接管路空间容积30 cm³,容积误差应不超过±5% ；

      f）煤样罐应能承受6 MPa的气体压力，承受4 MPa气体压力时，在煤样罐中不盛装试验样品的 情况下，30 h内压力下降应小于1% ;

      g）压力表量程6 MPa,准确度0.4级；

      h）试验气体甲烷，浓度不小于99.9% ；

      i） 天平，感量0.1 g。

      1——高压甲烷瓶；

      2——减压阀；

      3、6、7——高压三通阀；

      4——压力表；

      5——煤样罐；

      8——瓦斯解吸仪；

      9——真空泵；

      10——煤样杯；

      a、b、c——三通阀的三个通路

图1 测定钻屑瓦斯解吸指标实验系统示意图

5.2 现场测定仪器、设备

      a）瓦斯解吸仪，同5.1要求；

      b）采用等容式瓦斯解吸仪时，需要与之配套的煤样罐、煤样杯;采用变容变压式瓦斯解吸仪时，需 要与之配套的煤样杯；

      c）分样筛，孔径1 mm、3 mm；

      d）秒表；

      e）采用等容式瓦斯解吸仪时，需要煤样罐与瓦斯解吸仪连接的硅胶管，硅胶管外径10 mm,内径 4 mm,长 30 cm。

6 实验室测定

6.1 采样和制样

      a）采样方法按MT 38的有关规定进行；

      b）制取试验煤样质量20g,粒径1mm〜3mm。

6.2 测定前的准备工作

6.2.1 系统各部件组装后，要严格检查系统气密性，旋转阀3—a通减压阀，阀3-b通煤样罐，阀3—c 通阀6 ,阀7—a通阀6 ,阀7—b关闭，阀7—c关闭，阀6—a通阀3 ,阀6-b通阀7 ,阀6—c关闭。缓慢 打开阀2,充入L5MPa压力的气体后立刻关闭阀门2,放置12 h,压力表读数下降小于0.IMPa合格。 

6.2.2 仪器检修后应重新检查系统气密性。

6.3 测定步骤

6.3.1 将盛装5 g〜10 g煤样的煤样杯置于煤样罐中，盖严煤样罐盖后关闭阀3—a,使阀6—a与6—b 连通，阀7—a通大气，启动真空泵，旋转阀7—a通真空泵，缓慢打开阀3—b、3—c对煤样脱气。脱气 2 h后关闭阀3—c、旋转阀7—a通大气，停真空泵。

6.3.2 缓慢打开阀2,待连接管路中充入一定量气体后立即关闭阀2,再缓慢打开阀3—a给煤样罐充 气，直至压力表4读数约为预定吸附压力值的110%时关闭阀3—a。若一次充气达不到预定吸附压力 值，则重复开启阀2、3—a充气，直至压力值达到预定值为止。注意阀2和阀3—a不允许同时打开。

6.3.3 待煤样吸附气体24 h后记录压力表4读数作为煤样的吸附平衡压力P,确认阀6—a与6—b 连通、阀7—a通大气后准备好瓦斯解吸仪，打开阀3—c的同时启动秒表记录时间。当秒表计时到预定 时间小转动阀6使阀6—a与瓦斯解吸仪连通，同时启动瓦斯解吸仪，每间隔ii时间读一次数，总读数 时间为 i2。测定 Ki 指标时，io = 1 min,ii =0.5 min,)2 = 5 min；测定△”?指标时，io = 3 min,ii=2 min, i2 =2 min。

6.3.4 研究煤样干燥无灰基的瓦斯解吸指标时，应对煤样进行水分、灰分含量测定，测定方法按 GB/T 212的有关规定进行。

6.3.5 研究煤样天然水分含量对瓦斯吸附和解吸特性的影响时，在制样前应对煤样增加适量水分，并 测定处理后煤样的水分含量，然后再进行钻屑瓦斯解吸试验。

6.3.6 模拟研究煤矿井下湿式打钻的钻屑瓦斯解吸指标变化情况时，应按6.3.1,6.3.2的规定对煤样进行脱气和吸附。待吸附24 h后记录压力表4读数作为吸附平衡压力P,将阀6—a与6—b连通、阀 7—a通大气，在打开阀3—c的同时启动秒表记录时间，待煤样罐中高压气放完后迅速打开煤样罐取出 煤样杯浸没于水中1 mn,测定K1指标时d=3 mm,其他测试工艺同6.3.3。

6.3.7 记录实验室解吸测定时的环境温度T。

6.4 结果表述

6.4.1 当采用等容瓦斯解吸仪或变容变压瓦斯解吸仪测定时，仪器读数为压力值，需要根据仪器提供的系数将压力值换算成解吸量，换算公式为：

Q_i = (a×P_i+b)/G  …………………………( 1 )

i = 1,2,3,…，10

      式中：

      Q_i——对应第i个读数的单位质量煤样瓦斯解吸量，cm³/g；

      a,b——仪器提供的换算系数；

      P_i——第i个压力值读数，Pa；

      G——煤样质量，g。

6.4.2 煤样暴露时间i按式(2)计算：

t_i = t₀ +0.5×i  …………………………( 2 )

      式中：

      t_i——煤样自放气开始至测量第i个数据时的暴露时间，mm；

      t₀——煤样自放气开始至启动瓦斯解吸仪时的暴露时间，mm。

6.4.3 钻屑瓦斯解吸指标K1的计算：

      煤样的瓦斯解吸规律服从关系式(3)：

      式中：

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