QB019煤層瓦斯含量測定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1、山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責(zé)任公司發(fā)布QB晉城無煙煤集團企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB019-2012煤層瓦斯含量測定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)XXXXX發(fā)布XXXXXX實施1 1 范圍 L.L.2 2 規(guī)范性引用文件 1.1.3 3 術(shù)語及定義.1.1.4 4 測定方法分類 2.2.本標(biāo)準(zhǔn)全部內(nèi)容為強制性條文。本標(biāo)準(zhǔn)由山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責(zé)任公司提出。本標(biāo)準(zhǔn)由山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責(zé)任公司歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責(zé)任公司、中煤科工集團重慶研究院。煤層瓦斯含量測定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1 1 范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了井下直接、間接測定煤層瓦斯含量的測定方法、工藝、操作規(guī)范及儀器、設(shè)備管理的要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于煤礦井下利

2、用解吸法直接測定煤層瓦斯含量。本標(biāo)準(zhǔn)適用于山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責(zé)任公司下屬所有高瓦斯、突出礦井。2 2 規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。煤層瓦斯含量井下直接測定方法(GB23250-2009)煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法(AQ1047-2007)煤礦瓦斯抽采達標(biāo)暫行規(guī)定(安監(jiān)總煤裝2011163 號)煤的工業(yè)分析方法(GB/T212-2008)煤樣的

3、制備方法(GB474-2008)3 3 術(shù)語及定義3.13.1 殘存瓦斯量在常壓狀態(tài)下，煤樣解析后殘留在煤樣中的瓦斯量，單位 m3/t03.23.2 殘余瓦斯量經(jīng)抽采和排放后，剩余在煤層中的瓦斯含量，單位 m3/t03.33.3 損失瓦斯量煤樣從暴露到開始測定解吸量期間所損失的瓦斯量。3.43.4 粉碎前脫氣量在負壓狀態(tài)下，煤樣在粉碎前所解吸的瓦斯量。3.53.5 粉碎后脫氣量在負壓狀態(tài)下，煤樣在粉碎機中粉碎到 80%以上的煤樣粒度小于 0.25mm 時所解吸的瓦斯量。3.63.6 粉碎前自然解吸瓦斯量在常壓狀態(tài)下，煤樣井下解吸后運送到實驗室粉碎前所解吸的瓦斯量。3.73.7 粉碎后自然解吸瓦

4、斯量在常壓狀態(tài)下，煤樣在粉碎機中粉碎到 95%以上的煤樣粒度小于 0.25mm 時所解吸的瓦斯量。3.83.8 常壓不可解吸瓦斯量在常壓狀態(tài)下，粉碎解吸后仍殘存在煤樣中的不可解吸的瓦斯量4 4 測定方法分類煤層瓦斯含量測定方法分為直接測定法和間接測定法。間接法測定煤層瓦斯含量（又稱朗格繆爾法）間接法測定煤層瓦斯含量的理論基礎(chǔ)是單分子層吸附模型的朗格繆爾方程。其確定煤層瓦斯含量的方式和步驟如下：1）實測煤層瓦斯壓力（按照煤層瓦斯壓力測定方法及設(shè)備、材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行）；2）實驗室測定煤樣可燃質(zhì)的瓦斯吸附常數(shù)（a、b 值）；3）用朗格繆爾方程計算煤的可燃質(zhì)瓦斯含量，并通過水分、灰分、溫度、壓力等校正

5、得到原煤的瓦斯含量。間接法是根據(jù)煤層瓦斯壓力和煤的吸附等溫線確定煤的瓦斯含量，計算公式如下：abp100-Ad-Mad110Kpx=1+bp1001+0.31Mad丫式中 X瓦斯含量，m3/t；a煤的瓦斯吸附常數(shù)，試驗溫度下的煤的極限吸附量，m3/t;b 煤的瓦斯吸附常數(shù)，MPa-1;p 絕對瓦斯壓力，MPa；Mad煤的水分，;Ad煤的灰分，;K單位質(zhì)量煤的空隙體積，m3/t;Y 一概*密度，t/mo該方法適用于可直接測定出瓦斯壓力以推算煤層瓦斯含量的計算，并需要取樣在實驗室測定煤的吸附常數(shù) a、b 值等參數(shù)。直接法測定煤層瓦斯含量目前主要通過重慶研究院研制的 DGC 型瓦斯含量直接測定裝置實

6、現(xiàn)井下煤層瓦斯含量的快速直接測定。測定的原理向煤層施工取芯鉆孔，將煤芯從煤層深部取出，及時放入煤樣筒中密封；測量煤樣筒中煤芯的瓦斯解吸速度及解吸量 Q21,并以此來計算瓦斯損失量 Qi;把煤樣筒帶到實驗室然后在地面解吸儀上測量從煤樣筒中釋放出的瓦斯量 Q22,與井下測量的瓦斯解吸量 Q21一起計算煤芯瓦斯解吸量 Q2(Q2=Q21+Q22)；然后將煤樣筒中的部分煤芯經(jīng)稱量系統(tǒng)稱重后裝入密封的粉碎系統(tǒng)加以粉碎，測量在粉碎過程及粉碎后一段時間所解吸出的瓦斯量(常壓下)，并以此計算粉碎瓦斯解吸量Q3；借助水分測定系統(tǒng)、氣體成分測定系統(tǒng)和數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)求取可解吸瓦斯含量：瓦斯損失量、煤芯瓦斯解吸量和粉碎

7、瓦斯解吸量之和就是可解吸瓦斯含量，即Qm=Q1+Q2+Q3。通過測定煤芯的常壓吸附量 Qa,煤層瓦斯含量等于可解吸瓦斯含量和常壓吸附量之和，即 Q=Qm+Qao儀器、設(shè)備(a)煤樣罐：缶(內(nèi)徑大于 60mm,容積足夠裝煤樣 400g 以上，在 1.5MPa 氣壓下保持氣密性；(b)瓦斯解吸速度測定儀(簡稱解吸儀)：量管有效體積不小于 800cm3,最小刻度2cm3;(c)空盒氣壓計：80106kPa,分度值 0.1kPa；(d)秒表；(e)穿刺針頭或閥門；(f)溫度計：(-3050)C；(g)真空脫氣裝置或常壓自然解吸測定裝置；(h)球磨機或粉碎機；(i)氣相色譜儀：符合 GB/T13610

8、要求；(j)天秤：秤量不小于 1000g,感量不大于 1g;(k)超級恒溫器，最高工作溫度(95100)C；(L)水分快速測定儀。操作規(guī)范1 采樣1)采樣前準(zhǔn)備A:所有用于取樣的煤樣罐在使用前必須進行氣密性檢測；氣密性檢測可通過向煤樣罐內(nèi)注空氣至表壓 1.5MPa 以上，關(guān)閉后擱置 12h,壓力不降方可使用。不應(yīng)在絲扣和膠墊上涂潤滑油。B：解吸儀在使用之前，將量管內(nèi)灌滿水，關(guān)閉底塞并倒置過來，放置 10min 后量管內(nèi)水面不下降為合格。2)煤樣采集A:采樣鉆孔布置同一地點至少布置兩個取樣鉆孔，取樣點間距不小于 5m。B:采樣方式在石門或巖石巷道可打穿層鉆孔采取模樣，在新暴露的煤巷中應(yīng)首選煤芯采

9、取器(簡稱煤芯管)或其他地點取樣裝置定點取芯。根據(jù)需要也可在卸壓區(qū)域采取煤樣。C:采樣深度采樣深度應(yīng)按以下兩種情況確定：a)測定煤層原始瓦斯含量時，采樣深度應(yīng)超過鉆孔施工地點巷道的影響范圍，并滿足以下要求：(1)在采掘工作面取樣時，采樣深度應(yīng)根據(jù)采掘工作面的暴露時間來確定， 但不應(yīng)小于 12m；(2)在石門或巖石巷道采樣時， 距煤層的垂直距離應(yīng)視巖性而定，但不應(yīng)小于 5m。b)抽采后測定煤層殘余瓦斯含量時，采樣深度應(yīng)符合防治突出規(guī)定的要求。D:采樣時間采樣時間是指用于瓦斯含量測定的煤樣從暴露到被裝入煤樣罐密封所用的實際時間，不應(yīng)超過 5min。E:采樣要求采集煤樣時應(yīng)滿足以下要求：a）對于柱狀

10、煤芯，采取中間不含肝石的完整的部分；b）對于粉狀及塊狀煤芯，要剔除肝石及研磨燒焦部分；c） 不應(yīng)用水清洗煤樣， 保持自然狀態(tài)裝人密封罐中， 不可壓實， 罐口保留約 10mm空隙。F：采樣記錄采樣時，應(yīng)同時收集以下有關(guān)參數(shù)記錄在采樣記錄表中：a）采樣地點：礦井名稱、煤層名稱、埋深（地面標(biāo)高、煤層底板標(biāo)高）、采樣深度、鉆孔方位、鉆孔傾角；b）采樣時間：取樣開始時間、取樣結(jié)束時間、煤樣裝罐結(jié)束時間；c）編號：罐號、樣品編號。2 水分測定首先要進行水平放置的調(diào)平，然后進行天平的調(diào)平，“0J 度的校準(zhǔn)，煤樣的稱量（除去整碼用煤樣代替），再進行水分測定，具體參考使用說明書。3 測定方法及步驟1）井下自然解

11、吸瓦斯量測定A:井下自然解吸瓦斯量測定采用排水集氣法，瓦斯解吸速度測定儀與煤樣罐連接如圖 1 所示。81管體；2進氣口；3排水口；4 一灌水通道；5底塞；6煤樣筒；7 一連接膠管；8吊耳圖 1 1 井下解吸裝置連接圖B:每間隔一定時間記錄量管讀數(shù)及測定時間，連續(xù)觀測 60120min 或解吸量小于 2cm3 3/min 為止。開始觀測前 30min 內(nèi)，間隔 1min 讀一次數(shù)，以后每隔 25min 讀一次數(shù)；將觀測結(jié)果填寫到測定記錄表中，同時記錄氣溫、水溫及大氣壓力 0 0C:測定結(jié)束后，密封煤樣罐，并將煤樣罐沉人清水中，仔細觀察 10min,如果發(fā)現(xiàn)有氣泡冒出，則該試樣作廢應(yīng)重新取樣測試；

12、如不漏氣，送實驗室繼續(xù)測定。2）地面解吸瓦斯含量的測定A:井下取芯與解吸人員升井后立即把裝有煤樣的煤樣筒帶入實驗室進行地面瓦斯解吸，并記錄到達實驗室和開始地面解吸的時間。B:地面解吸裝置包括地面瓦斯解吸測量管和煤樣粉碎瓦斯解吸測量管，并配有化學(xué)試劑（指示劑）的液體；將煤樣筒出氣嘴連接到地面瓦斯解吸測量管上，開啟地面解吸裝置背光燈管，操作玻璃管操作手柄到吸水排氣檔，按動真空泵啟動按鈕進行排氣吸水，當(dāng)液面到達適當(dāng)位置（根據(jù)瓦斯解吸量確定）時停止，調(diào)節(jié)解吸管操作手柄到隔絕真空泵連通狀態(tài)，使解吸管處于密封狀態(tài)。C:解吸管密封性檢測：在打開煤樣筒閥門解吸開始前觀察液面下降情況，是否有漏氣存在，若存在要及

13、時排除方可進行瓦斯解吸。D:在確認調(diào)試完好后，注意記錄解吸管的初始刻度，緩慢打開煤樣筒閥門，隔一定時間問隔讀取一次瓦斯的解吸量，時間間隔的長短取決于解吸速度，解吸時間約40min,具體視解吸情況而定；并注意觀察解吸累計量的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)異常及時處理，或報廢；若長時間無氣體出現(xiàn)可停止解吸，記錄終止讀數(shù)。E:當(dāng)實測解吸瓦斯體積達到單根測量管最大量程 85%時，打開轉(zhuǎn)換手柄用第二根測量管測量；若解吸瓦斯體積超過兩個測量管總量程 80%時，關(guān)閉煤樣筒閥門進行換水，并重復(fù) AD 操作步驟。F:記錄周圍環(huán)境的溫度、大氣壓力及測試人員等。G:測量結(jié)束后， 記錄釋放出的瓦斯量 Q22,Q22與井下瓦斯解吸量

14、Q21之和換算為標(biāo)況下單位質(zhì)量瓦斯體積即為可解吸瓦斯含量 Q2;解吸完畢后轉(zhuǎn)入煤樣稱重操作系統(tǒng)。3）煤樣稱重A:從煤樣盆中取兩份相等量的二次煤樣， 記錄二次煤樣重量 G2,煤樣的質(zhì)量一般是50 克到 200 克，選擇整芯或較大塊的煤樣，確保二次煤樣和全煤樣有相同的特性。如果兩份二次煤樣測試結(jié)果有較大的差別，應(yīng)該再取第三份二次煤樣。B:若煤樣粒度較大 （粒徑大于 26mm） ,則用鐵錘在破碎試驗臺上砸為較小顆粒 （最大粒度不超過 26mm） ,測量每份二次煤樣的質(zhì)量 G2后， 逐份將煤樣裝入粉碎機容器中粉碎解吸。C:注意事項：在電子天平上放被稱量物時要輕拿輕放，所稱量物品切勿超過其最大量程；稱量

15、結(jié)束后及時把稱量物從電子天平上取下以避免長時間使電子天平處于受重狀態(tài)；稱量結(jié)束后要關(guān)機斷電。4）粉碎解吸A:將稱量好的二次煤樣放入缸體內(nèi)，蓋好帶有密封圈的蓋子，并壓緊密封嚴(yán)實。B:連接容積測量裝置（具操作與地面解吸系統(tǒng)中測量管操作相同），檢查氣路部分的氣密性，保證氣路系統(tǒng)和缸體、蓋三者之間不漏氣。C:將粉碎機定時器定時為 35min,運行時觀測解吸瓦斯量體積 Q31或 Q32,當(dāng)實測解吸瓦斯體積達到測量管最大量程的 85%時，打開轉(zhuǎn)換開關(guān)用第二根測量管測量，粉碎結(jié)束時記錄量管終止讀數(shù)；將實驗測定數(shù)據(jù)填入觀測記錄表中。D：若兩份同質(zhì)量的煤樣瓦斯解吸量 Q31和 Q32相差不大，則取其平均值作為殘

16、余可解吸瓦斯含量 Q3并作記錄；若二者相差過大，則要重新稱取第三份二次煤樣進行粉碎。若待粉碎煤樣塊度較大，應(yīng)事先將煤樣搗碎至粒度 25mm 以下。E:煤粒在粉碎機粉碎 35min,或粉碎至基本無可解吸瓦斯解吸出為止。 切勿長時間粉碎！解吸結(jié)束后讀取的量管終止讀數(shù)與解吸前量管初始讀數(shù)之差即為在本次條件下的解吸瓦斯體積，同時記錄大氣壓力，室溫，將觀測結(jié)果填寫到觀測記錄表中。F:粉碎結(jié)束后，將缸體內(nèi)煤樣倒出并用棉花擦拭干凈，重復(fù) BE 步驟進行另一份煤樣的粉碎，直至全部煤樣粉碎結(jié)束。G:將未粉碎煤樣、粉碎后的兩次煤樣分別裝入煤樣袋，并填寫標(biāo)簽一同放入煤樣袋保存；標(biāo)簽所填內(nèi)容包括：取芯時間、取芯地點、

17、取芯深度、煤樣總重、粉碎二次煤樣重量及其粉碎解吸量等。注意事項：二次煤樣應(yīng)及時粉碎；振動臺要采取固定和減震措施；操作過程要防治碰撞，避免設(shè)備損壞。5）氣體組分分析A:氣樣采?。?）采用脫氣法時，按下面步驟采取氣樣：a）采取氣樣前，調(diào)節(jié)水準(zhǔn)瓶位置，使量管內(nèi)氣體處于正壓狀態(tài)，打開活塞 K 排空氣樣。用量管內(nèi)氣體沖洗梳形管，排除管內(nèi)殘留的限定液。然后，用醫(yī)用注射器（帶針頭三通）通過取氣口吸氣，清洗取氣支管及針頭。連續(xù)清洗三次，每次吸氣不少于20cm3。清洗完了后，采取氣樣備做分析。b）用注射器取氣樣，隨用隨取，不得保存時間過長（不超過 10min）o氣樣保存期間必須保持針頭朝下傾斜狀態(tài)，以免吸進空氣

18、。氣樣在貯氣瓶中保存時間（由脫氣終了算起）不超過 120min。c）取氣樣終了后，必須用限定液將貯氣瓶及梳形管中殘留氣體排除干凈。以免影響下一次實驗結(jié)果。（2）采用自然解吸法時，可不進行氣樣分析，若需進行氣樣分析按下面步驟采取氣樣：在煤樣地面解吸裝置中解吸完畢后，將氣樣袋連接到與解吸管相連的真空泵出氣口，啟動真空泵進行抽氣將瓦斯和空氣的混合氣體排入氣樣袋（兩袋）。B:組分分析采取的氣樣按 GB/T13610 進行氣體各種成份分析。6）數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理采用重慶研究院研發(fā)的瓦斯含量直接測定系統(tǒng)”軟件進行處理。7）煤層瓦斯含量計算瓦斯含量測定結(jié)果有兩種表達方式，一種是空氣干燥基（原煤）瓦斯含量，另一種是干燥無灰基瓦斯含量。干燥無灰基即為空氣干燥基重量減去灰分、水分重量。采用脫氣法