CN111140283A - 固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置及方法 - Google Patents

Abstract

固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置及方法，包括测定管、涡街流量计、封孔气囊、防爆显示仪和充气泵，测定管前后两端均通透，封孔气囊固定设在测定管前端部外圆周上，涡街流量计安装在测定管上的后部，充气泵设置在防爆显示仪内部，防爆显示仪上设有瓦斯涌出流量显示屏和气囊压力显示屏，涡街流量计通过数据线与防爆显示仪连接，封孔气囊的后侧通过高压软管与充气泵连接，高压软管上设有邻近测定管前端的阀门，气泵压力显示屏的监测端连接在高压软管上。本发明原理科学，结构简单，便于操作，测定数据较为转，可以为观测瓦斯涌出规律提供参照，对煤矿防治瓦斯突出，保障矿井安全生产具有一定的意义和实际价值。

Description

固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置及方法

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯治理技术领域，具体涉及一种固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置及方法。

背景技术

钻孔瓦斯涌出初速度q 指在煤层内打Φ42mm、以3.5m钻孔长度为初始长度，用气囊封孔器封孔并保证气室长度1m，每次增加1m孔长，根据需要增加至10m左右，在封孔后2min时测定的经导气管流出的瓦斯涌出初速度。原理基于突出煤和非突出煤在瓦斯解吸量和解吸速度上的差异，突出煤瓦斯解吸量大，初始瓦斯解吸速度快，测定的钻孔瓦斯涌出初速度( q值)较高。钻孔瓦斯涌出初速度值取决于煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力、煤的破坏类型、煤的物理力学性质、煤层地应力大小等因素, 是国内外广泛应用于预测煤矿采掘工作面煤与瓦斯突出危险，防突措施效果检验的一项重要局部指标，是经过国内外广大煤炭科技人员经过长期理论研究和工程实践得出的可靠预测指标。

目前，现场采用的测量钻孔瓦斯涌出初速度方法是在煤层中打钻，每钻进1m或钻进到预定深度，退出钻杆，保证气室长度1m，按照需要封孔长度，安装并送入封孔器，用打气筒充气封孔，用流量计测定规定钻孔长度的瓦斯涌出初速度。整个过程需要在打钻结束后2min内完成。现场实施过程中需要人工携带多节观测管到工作面，需要携带打气筒，需要根据瓦斯涌出大小更换孔板或其他量程的流量计，携带与操作不够方便，影响测量效率。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置及方法，本发明采用固定封孔长度，改变气室长度，减少了接长封孔器这一步骤，能够减少测定管的使用量；配以智能型瓦斯涌出初速度测定装置，用涡街流量计代替孔板流量计，减少了更换孔板的步骤，智能化程度较高，读数精确；用电动充气泵代替人工打气，打气时间短，气压稳定，为瓦斯涌出初速度测定在2min内完成提供了保障。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置，包括测定管、涡街流量计、封孔气囊、防爆显示仪和充气泵，测定管前后两端均通透，封孔气囊固定设在测定管前端部外圆周上，涡街流量计安装在测定管上的后部，充气泵设置在防爆显示仪内部，防爆显示仪上设有瓦斯涌出流量显示屏和气囊压力显示屏，涡街流量计通过数据线与防爆显示仪连接，封孔气囊的后侧通过高压软管与充气泵连接，高压软管上设有邻近测定管前端的阀门，气泵压力显示屏的监测端连接在高压软管上。

测定管外圆周在封孔气囊的前侧和后侧分别设有前导套和后导套；封孔气囊在未充气时的外径小于前导套和后导套的外径，前导套的前端与测定管前端齐平，前导套的前端与测定管前端外圆设有前细后粗的圆锥形导向结构，前导套后侧与封孔气囊前侧之间、后导套前侧与封孔气囊后侧之间均具有膨胀预留间隙。

测定管的外壁上部沿长度方向设有一根保护管，后导套上沿长度方向开设有用于穿过保护管的穿孔，高压软管穿设在保护管内。

测定管的长度为3.5-4m，测定管的外径22mm，测定管内径15mm，前导套和后导套的外径为40mm，封孔气囊的长度为50cm。

固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置的测定方法，包括以下步骤，

（1）在掘进工作面，顺煤层方向，在距巷道帮0.5m处打一个平行于掘进方向，直径为42mm，孔深为4m的钻孔；

（2）打钻完成后立即将测定管前端的封孔气囊伸入到钻孔内，前导套和后导套沿钻孔内壁向前移动，钻杆伸入到钻孔内3m后停止，打开充气泵的开关，设定充气压力为0.2MPa，用充气泵为封孔气囊充气，圆筒形的封孔气囊膨胀后外壁与钻孔内壁顶压接触，关闭阀门，从而对钻孔进行封孔，封孔气囊前端与钻孔底部形成长度为1m的气室；

（3）涡街流量计位于钻孔的孔口外部，打开涡街流量计的开关，观察防爆显示仪上的瓦斯涌出流量显示屏显示的读数，在2min内测定瓦斯涌出初速度值q₀；

（4）打开阀门，封孔气囊放气后马上向后抽出测定管和封孔气囊，继续在该钻孔向前钻进1m，重复步骤（2），封孔气囊前端与钻孔底部形成长度为2m的气室，再重复步骤（3），测得2m气室长度的瓦斯涌出初速度值q_b，将测得的数据与数值模拟的瓦斯涌出临界值进行比较，看该区域是否具有突出危险性；

（5）重复步骤（4）的操作方式，对钻孔逐次进行钻进来增加气室长度，气室长度依次由2m增加为3m、4m、5m、6m、7m和8m；逐个测量气室内的瓦斯涌出初速度值q_b，每次测定的瓦斯涌出初速度值q_b分别与对应气室长度的数值模拟的瓦斯涌出临界值进行对比；若未超出临界值，代表该测定区域没有突出危险性，一旦瓦斯涌出初速度超过对应的瓦斯涌出临界值，则代表该区域有突出危险性。

数值模拟的瓦斯涌出临界值的确定方法为：

钻孔的孔口到气室后端的长度3m固定，气室长度随钻孔深度变化，每次气室长度增长1m；所测定钻孔的瓦斯涌出初速度，既包括新钻进1m长度的瓦斯涌出初速度，又包括之前气室长度的瓦斯涌出速度，之前气室长度的瓦斯涌出速度随时间呈现负的幂指数逐渐衰减；被测量气室长度的瓦斯涌出初速度q_b为新钻进长度与原有钻进长度的叠加值；

钻孔的瓦斯涌出初速度衰减系数是表示钻孔瓦斯涌出速度随时间延长呈衰减趋势的变化系数，选择有代表性的掘进工作面，按照规定打直径为42mm钻孔，测定其初始瓦斯涌出初速度q₀，经过时间t后测量其流量q_t，然后按照下式计算：

式中：

β——钻孔瓦斯涌出速度衰减系数，min^-1；

q₀——钻孔初始瓦斯涌出初速度，L/min；

q_t——经过t时间的单位钻孔瓦斯涌出速度，L/min；

t——时间，min；

由钻孔瓦斯涌出速度衰减系数的计算公式可知，测量出钻孔初始瓦斯涌出初速度及随后某一时间的瓦斯涌出速度便可计算β值；在掘进工作面的煤层内打钻4m后，在距离钻孔孔口3m处封孔，保持1m气室长度；首先，打钻后立即测量出q₁作为基准，然后，定时Δt测量钻孔瓦斯涌出速度并记录数据，Δt为打一个钻孔和测量瓦斯涌出初速度所用的时间，得出单位钻孔瓦斯涌出速度随时间的变化数据，根据钻孔自然瓦斯涌出速度测定数组，用回归分析求出1m长度气室的钻孔瓦斯涌出速度衰减系数；

采用回归分析方法，可得出钻孔瓦斯涌出速度衰减系数β及q_t随t的变化规律，绘制单位气室长度的瓦斯涌出速度衰减曲线，单位气室长度为1m；

封孔长度固定，变化长度气室内的瓦斯涌出初速度q_b为各单位长度气室的累加求和，即：

式中：q_i——单位气室瓦斯涌出速度；

l——所测定气室长度，m；

保持3m封孔长度固定，每Δt时间得出测量数据，由以上公式可计算出固定气室长度内瓦斯涌出速度随钻进长度的变化数据，如表1所示。

表1. 固定气室长度瓦斯涌出初速度推算公式

综上所述，固定气室长度的瓦斯涌出初速度q_b可表示为:

l=1时，q₁= q₀

l≧2时，

将数据进行拟合，即可得出固定气室长度的瓦斯涌出初速度q_b随气室长度的变化趋势。

采用上述技术方案，本发明根据《防治煤与瓦斯突出细则》，测定q值的瓦斯气室为钻孔自身前端1 m长的空间，以此为研究对象，以固定1m长度为基准，在第1m气室长度的基础上逐步增加钻孔长度同步增加气室长度，进而分析研究气室长度变化对钻孔瓦斯初速度涌出规律的影响。在实际测量中，拟定钻孔长度由4m增加到11m，封孔长度为3m（测定管伸入到钻孔内的长度），气室长度由1m增加到8m，以单位气室长度测量数据为基准，经过数值分析，可推算改变气室长度与固定1m气室长度的线性关系。

为保证变气室长度测定结果能够准确反映掘进工作面突出危险性，需要测定结果与1m固定气室长度的测定值比对对照，本发明通过分析煤层瓦斯运移规律建立瓦斯涌出计算模型，分析气室长度变化对钻孔涌出瓦斯初速度的影响，确定了钻孔初始瓦斯涌出初速度q_b与单位气室长度1m的瓦斯涌出初速度q₁的线性关系，气室长度以每米步骤增加，分析变化长度气室内的瓦斯涌出初速度q_b与q₁测定值的比对关系，据此确定了与q₁临界值对应的q_b临界值，可以为研究瓦斯涌出规律提供一定的参照方法，对防治煤与瓦斯突出，保障矿井安全生产具有一定的意义和实际价值。

实践表明，气室长度为1m时，瓦斯涌出初速度的临界值一般为4.5L/min到5.0L/min，随着气室长度的增加，临界值也会随之会随之增加，本发明确定不同气室长度临界值的变化特征。

保护管起到保护高压软管不受破坏的作用，在随着测定管伸入钻孔或抽出钻孔的过程中，保护管最好位测定管的顶部，这样可避免保护管受到较大的摩擦。前导套和后导套分别位于封孔气囊的前侧和后侧，封孔气囊放气后外径小于前导套和后导套的外径，这样避免钻孔的孔壁与封孔气囊产生摩擦而损伤，前导套和测定管前端设置的有前细后粗的圆锥形导向结构可避免钻孔的孔壁的阻挡,减小向前推进测定管使的推力。

综上所述，本发明原理科学，结构简单，便于操作，测定数据较为转，可以为观测瓦斯涌出规律提供参照，对煤矿防治瓦斯突出，保障矿井安全生产具有一定的意义和实际价值。

附图说明

图1是本发明在掘进工作面进行测定时的整体结构示意图；

图2是图1中测定装置的放大图；

图3是单位气室长度瓦斯涌出速度衰减曲线；

图4是不同气室长度的瓦斯涌出初速度临界值。

具体实施方式

如图1-图2所示，本发明的固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置，包括测定管1、涡街流量计2、封孔气囊3、防爆显示仪4和充气泵，测定管1前后两端均通透，封孔气囊3固定设在测定管1前端部外圆周上，涡街流量计2安装在测定管1上，充气泵设置在防爆显示仪4内部，防爆显示仪4上设有瓦斯涌出流量显示屏和气囊压力显示屏，涡街流量计2通过数据线5与防爆显示仪4连接，封孔气囊3的后侧通过高压软管6与充气泵连接，高压软管6上设有邻近测定管1前端的阀门7，气泵压力显示屏的监测端连接在高压软管6上。

测定管1外圆周在封孔气囊3的前侧和后侧分别设有前导套8和后导套9；封孔气囊3在未充气时的外径小于前导套8和后导套9的外径(图2是封孔气囊3充气膨胀后的示意图)，前导套8的前端与测定管1前端齐平，前导套8的前端与测定管1前端外圆设有前细后粗的圆锥形导向结构10，前导套8后侧与封孔气囊3前侧之间、后导套9前侧与封孔气囊3后侧之间均具有膨胀预留间隙12。

测定管1的外壁上部沿长度方向设有一根保护管11，后导套9上沿长度方向开设有用于穿过保护管11的穿孔，高压软管穿设在保护管11内。

测定管1的长度为3.5-4m，测定管1的外径22mm，测定管1内径15mm，前导套8和后导套9的外径为40mm，封孔气囊3的长度为50cm。

固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置的测定方法，包括以下步骤，

（1）在掘进工作面15，顺煤层16方向，在距巷道帮0.5m处打一个平行于掘进方向，直径为42mm，孔深为4m的钻孔14；图1中箭头为掘进工作面15的掘进方向；

（2）打钻完成后立即将测定管1前端的封孔气囊3伸入到钻孔14内，前导套8和后导套9沿钻孔14内壁向前移动，钻杆伸入到钻孔14内3m后停止，打开充气泵的开关，设定充气压力为0.2MPa，用充气泵为封孔气囊3充气，圆筒形的封孔气囊3膨胀后外壁与钻孔14内壁顶压接触，关闭阀门7，从而对钻孔14进行封孔，封孔气囊3前端与钻孔14底部形成长度为1m的气室17；

（3）涡街流量2计位于钻孔14的孔口外部，打开涡街流量计2的开关，观察防爆显示仪4上的瓦斯涌出流量显示屏显示的读数，在2min内测定瓦斯涌出初速度值q₀；

（4）打开阀门7，封孔气囊3放气后马上向后抽出测定管1和封孔气囊3，继续在该钻孔14向前钻进1m，重复步骤（2），封孔气囊3前端与钻孔14底部形成长度为2m的气室17，再重复步骤（3），测得2m气室17长度的瓦斯涌出初速度值q_b，将测得的数据与数值模拟的瓦斯涌出临界值进行比较，看该区域是否具有突出危险性；

（5）重复步骤（4）的操作方式，对钻孔14逐次进行钻进来增加气室17长度，气室17长度依次由2m增加为3m、4m、5m、6m、7m和8m；逐个测量气室17内的瓦斯涌出初速度值q_b，每次测定的瓦斯涌出初速度值q_b分别与对应气室17长度的数值模拟的瓦斯涌出临界值进行对比；若未超出临界值，代表该测定区域没有突出危险性，一旦瓦斯涌出初速度超过对应的瓦斯涌出临界值，则代表该区域有突出危险性。

测定管1在测定瓦斯涌出初速度时，气室17里的瓦斯从测定管1中流出，流经涡街流量计2时被测定流量；数据线5将涡街流量计2测得的流量数据传导入防爆显示仪4；

防爆显示仪4表面设有瓦斯涌出流量显示屏和气囊压力显示屏，防爆显示仪4的外壳内还装有微型电动充气泵，充气泵由AKS-5501车载充气泵改装，配有12V电池，并有电动控制充气***，用于给封孔气囊3充气，使用时按下充气按钮，可在1min内将封孔气囊3充满，使其压力达到0.2MPa；

阀门7安装在高压软管6上，测量完成后打开阀门7以泄压，将封孔气囊3中的气体排出；

涡街流量计2采用防爆型涡街流量计2，可测量甲烷气体的流量，并采用分体显示，将显示仪表引出到防爆显示仪4上，保证其不影响测定管1伸入到钻孔14内，涡街流量计2选用15mm的口径，与测定管1匹配，量程范围0-20m³/h，与孔板式流量计相比，减少了更换孔板的步骤，不需要重新标定，使测量更加方便，读数使用电子显示仪，可减少人眼读数产生的误差，准确度高，兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点，安装与维护都比较简单；涡街流量计2内装有电子供电电池，电压3.6V，无需外接电源，可连续工作两年以上，能量损失小，量程比较宽，使用比较方便。气室17长度为1m时，一般钻孔瓦斯涌出初速度测量装置的最大量程为0-100L/min，本发明最大气室17长度为8m，瓦斯涌出初速度最大值会随之变大，考虑到同一钻孔14多次打钻会释放一部分瓦斯，故瓦斯涌出初速度不会随气室17长度呈线性一次函数关系增长，涡街流量计2选用量程为0-20m³/h，即最大测量流量可达333L/min，经过预估可满足测量要求。

高压软管6将其与防爆显示仪43相连，打钻完成后将测定仪送入钻孔14，通过给封孔气囊37充气达到封孔目的；

测定管1前端包裹有封孔气囊3，其长度为0.5m，测量时充气泵打气通过阀门7和高压软管6将封孔气囊3充满，达到将钻孔14封孔的目的。

该智能型瓦斯涌出初速度测定装置改进了原有的孔板流量计测量装置，通过电子涡街流量计2，可实现井下的数字化精确测量，配有电动充气泵，可实现井下快速自动充气，充气快速，省时省力，提高了测量效率。

保护管11起到保护高压软管不受破坏的作用，在随着测定管1伸入钻孔或抽出钻孔的过程中，保护管11最好位测定管1的顶部，这样可避免保护管11受到较大的摩擦。前导套8和后导套9分别位于封孔气囊3的前侧和后侧，封孔气囊3放气后外径小于前导套8和后导套9的外径，这样避免钻孔的孔壁与封孔气囊3产生摩擦而损伤，前导套8和测定管1前端设置的有前细后粗的圆锥形导向结构10可避免钻孔的孔壁的阻挡,减小向前推进测定管1使的推力。

本发明中的涡街流量计2、封孔气囊3、防爆显示仪4和充气泵均为现有成熟技术，市场上可购置，具体结构不再赘述。

数值模拟的瓦斯涌出临界值的确定方法为：

钻孔14的孔口到气室17后端的长度3m固定，气室17长度随钻孔14深度变化，每次气室17长度增长1m；所测定钻孔14的瓦斯涌出初速度，既包括新钻进1m长度的瓦斯涌出初速度，又包括之前气室17长度的瓦斯涌出速度，之前气室17长度的瓦斯涌出速度随时间呈现负的幂指数逐渐衰减；被测量气室17长度的瓦斯涌出初速度q_b为新钻进长度与原有钻进长度的叠加值；

钻孔14的瓦斯涌出初速度衰减系数是表示钻孔瓦斯涌出速度随时间延长呈衰减趋势的变化系数，选择有代表性的掘进工作面15，按照规定打直径为42mm钻孔，测定其初始瓦斯涌出初速度q₀，经过时间t后测量其流量q_t，然后按照下式计算：

式中：

β——钻孔瓦斯涌出速度衰减系数，min^-1；

q₀——钻孔初始瓦斯涌出初速度，L/min；

q_t——经过t时间的单位钻孔瓦斯涌出速度，L/min；

t——时间，min；

由钻孔瓦斯涌出速度衰减系数的计算公式可知，测量出钻孔初始瓦斯涌出初速度及随后某一时间的瓦斯涌出速度便可计算β值；在掘进工作面15的煤层16内打钻4m后，在距离钻孔孔口3m处封孔，保持1m气室17长度；首先，打钻后立即测量出q₁作为基准，然后，定时Δt测量钻孔瓦斯涌出速度并记录数据，Δt为打一个钻孔和测量瓦斯涌出初速度所用的时间，得出单位钻孔瓦斯涌出速度随时间的变化数据，根据钻孔自然瓦斯涌出速度测定数组，用回归分析求出1m长度气室17的钻孔瓦斯涌出速度衰减系数；

采用回归分析方法，可得出钻孔瓦斯涌出速度衰减系数β及q_t随t的变化规律，绘制单位气室17长度的瓦斯涌出速度衰减曲线，单位气室长度为1m；如图3所示；

封孔长度固定，变化长度气室内的瓦斯涌出初速度q_b为各单位长度气室的累加求和，即：

式中：q_i——单位气室瓦斯涌出速度；

l——所测定气室长度，m；

保持3m封孔长度固定，每Δt时间得出测量数据，由以上公式可计算出固定气室长度内瓦斯涌出速度随钻进长度的变化数据，如表1所示。

表1. 固定气室长度瓦斯涌出初速度推算公式

综上所述，固定气室长度的瓦斯涌出初速度q_b可表示为:

l=1时，q₁= q₀

l≧2时，

将数据进行拟合，即可得出固定气室长度的瓦斯涌出初速度q_b随气室长度的变化趋势。

结合某煤矿现场实测，q₀取3.5L/min，Δt取3.5min，β取0.0787为例，计算出q₁数值，以及各变气室长度q_b与固定气室长度1m的q₁（《防治煤与瓦斯突出细则》称为q₀）的比例系数，如表2所示：

表2. 固定气室长度瓦斯涌出初速度

将数据拟合成散点图，如图4所示，单位气室长度的q₁随时间逐渐变小，呈负指数变化；随着测量气室长度的逐渐增加（测量气室为此前各次气室的累加值），固定封孔长度测量的瓦斯涌出初速度q_b随之增加，但q_b的增加幅度逐渐变缓，说明瓦斯涌出初速度随时间延长衰减得越来越慢。

以此类推，即可计算出该煤矿各变气室长度测定值q_b所对应的固定气室长度1m的测定值q₁，即可用于该煤矿的采掘工作面局部突出危险性预测。同理，研究确定任一煤矿钻孔瓦斯涌出初速度衰减系数，min^-1，亦可以应用本发明方法预测该煤矿的采掘工作面局部突出危险性。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置，其特征在于：包括测定管、涡街流量计、封孔气囊、防爆显示仪和充气泵，测定管前后两端均通透，封孔气囊固定设在测定管前端部外圆周上，涡街流量计安装在测定管上的后部，充气泵设置在防爆显示仪内部，防爆显示仪上设有瓦斯涌出流量显示屏和气囊压力显示屏，涡街流量计通过数据线与防爆显示仪连接，封孔气囊的后侧通过高压软管与充气泵连接，高压软管上设有邻近测定管前端的阀门，气泵压力显示屏的监测端连接在高压软管上。

2.根据权利要求1所述的固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置及方法，其特征在于：测定管外圆周在封孔气囊的前侧和后侧分别设有前导套和后导套；封孔气囊在未充气时的外径小于前导套和后导套的外径，前导套的前端与测定管前端齐平，前导套的前端与测定管前端外圆设有前细后粗的圆锥形导向结构，前导套后侧与封孔气囊前侧之间、后导套前侧与封孔气囊后侧之间均具有膨胀预留间隙。

3.根据权利要求2所述的固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置及方法，其特征在于：测定管的外壁上部沿长度方向设有一根保护管，后导套上沿长度方向开设有用于穿过保护管的穿孔，高压软管穿设在保护管内。

4.根据权利要求1或2或3所述的固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置及方法，其特征在于：测定管的长度为3.5-4m，测定管的外径22mm，测定管内径15mm，前导套和后导套的外径为40mm，封孔气囊的长度为50cm。

5.根据权利要求4所述的固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置的测定方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）在掘进工作面，顺煤层方向，在距巷道帮0.5m处打一个平行于掘进方向，直径为42mm，孔深为4m的钻孔；

（2）打钻完成后立即将测定管前端的封孔气囊伸入到钻孔内，前导套和后导套沿钻孔内壁向前移动，钻杆伸入到钻孔内3m后停止，打开充气泵的开关，设定充气压力为0.2MPa，用充气泵为封孔气囊充气，圆筒形的封孔气囊膨胀后外壁与钻孔内壁顶压接触，关闭阀门，从而对钻孔进行封孔，封孔气囊前端与钻孔底部形成长度为1m的气室；

（3）涡街流量计位于钻孔的孔口外部，打开涡街流量计的开关，观察防爆显示仪上的瓦斯涌出流量显示屏显示的读数，在2min内测定瓦斯涌出初速度值q₀；

（4）打开阀门，封孔气囊放气后马上向后抽出测定管和封孔气囊，继续在该钻孔向前钻进1m，重复步骤（2），封孔气囊前端与钻孔底部形成长度为2m的气室，再重复步骤（3），测得2m气室长度的瓦斯涌出初速度值q_b，将测得的数据与数值模拟的瓦斯涌出临界值进行比较，看该区域是否具有突出危险性；

（5）重复步骤（4）的操作方式，对钻孔逐次进行钻进来增加气室长度，气室长度依次由2m增加为3m、4m、5m、6m、7m和8m；逐个测量气室内的瓦斯涌出初速度值q_b，每次测定的瓦斯涌出初速度值q_b分别与对应气室长度的数值模拟的瓦斯涌出临界值进行对比；若未超出临界值，代表该测定区域没有突出危险性，一旦瓦斯涌出初速度超过对应的瓦斯涌出临界值，则代表该区域有突出危险性。

6.根据权利要求5所述的固定封孔长度瓦斯涌出初速度测定装置的测定方法，其特征在于：数值模拟的瓦斯涌出临界值的确定方法为：

钻孔的孔口到气室后端的长度3m固定，气室长度随钻孔深度变化，每次气室长度增长1m；所测定钻孔的瓦斯涌出初速度，既包括新钻进1m长度的瓦斯涌出初速度，又包括之前气室长度的瓦斯涌出速度，之前气室长度的瓦斯涌出速度随时间呈现负的幂指数逐渐衰减；被测量气室长度的瓦斯涌出初速度q_b为新钻进长度与原有钻进长度的叠加值；

钻孔的瓦斯涌出初速度衰减系数是表示钻孔瓦斯涌出速度随时间延长呈衰减趋势的变化系数，选择有代表性的掘进工作面，按照规定打直径为42mm钻孔，测定其初始瓦斯涌出初速度q₀，经过时间t后测量其流量q_t，然后按照下式计算：

式中：

β——钻孔瓦斯涌出速度衰减系数，min^-1；

q₀——钻孔初始瓦斯涌出初速度，L/min；

q_t——经过t时间的单位钻孔瓦斯涌出速度，L/min；

t——时间，min；

由钻孔瓦斯涌出速度衰减系数的计算公式可知，测量出钻孔初始瓦斯涌出初速度及随后某一时间的瓦斯涌出速度便可计算β值；在掘进工作面的煤层内打钻4m后，在距离钻孔孔口3m处封孔，保持1m气室长度；首先，打钻后立即测量出q₁作为基准，然后，定时Δt测量钻孔瓦斯涌出速度并记录数据，Δt为打一个钻孔和测量瓦斯涌出初速度所用的时间，得出单位钻孔瓦斯涌出速度随时间的变化数据，根据钻孔自然瓦斯涌出速度测定数组，用回归分析求出1m长度气室的钻孔瓦斯涌出速度衰减系数；

采用回归分析方法，可得出钻孔瓦斯涌出速度衰减系数β及q_t随t的变化规律，绘制单位气室长度的瓦斯涌出速度衰减曲线，单位气室长度为1m；

封孔长度固定，变化长度气室内的瓦斯涌出初速度q_b为各单位长度气室的累加求和，即：

式中：q_i——单位气室瓦斯涌出速度；

l——所测定气室长度，m；

保持3m封孔长度固定，每Δt时间得出测量数据，由以上公式可计算出固定气室长度内瓦斯涌出速度随钻进长度的变化数据，如表1所示；

表1. 固定气室长度瓦斯涌出初速度推算公式

综上所述，固定气室长度瓦斯涌出初速度q_b可表示为:

l=1时，q₁= q₀

l≧2时，

；

将数据进行拟合，即可得出固定气室长度的瓦斯涌出初速度q_b随气室长度的变化趋势。

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