煤層瓦斯含量井下直接測定方法

1、煤層瓦斯含量井下直接測定方法1、范圍本標準規(guī)定了井下直接測定煤層瓦斯含量的采樣方法、解吸瓦斯量測定方法、損失瓦斯量補償方法、殘存瓦斯量測定方法及煤層瓦斯含量的計算方法。本標準適用于煤礦井下利用解吸法直接測定煤層瓦斯含量。本標準不適用于嚴重漏水鉆孔、瓦斯噴出鉆孔及巖芯瓦斯含量測定。2、儀器設備a）煤樣罐：罐內(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，如圖1所示）：量管有效體積不小于800cm3，最小刻度2cm3;c）空盒氣壓計：（80106）Kpa，分度值0.1kPa;d）秒表；e）穿刺針頭或閥門；f）溫度計：（-3050）&

2、#176;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。3、采樣l）采樣前準備（1）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。禁止在絲扣及膠墊上涂潤滑油。（2）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（見圖1），放置10min量管內(nèi)水面不動為合格。2）煤樣采集（1）采樣鉆孔布置同一地點至少應布置兩個取樣鉆孔，間距不小于5

3、m。（2）采樣方式在未經(jīng)過瓦斯抽采的石門、巖石巷道或新暴露的采掘工作面向煤層打鉆，用煤芯采取器（簡稱煤芯管）采集煤芯或定點取樣采集煤屑，采集煤芯時一次取芯長度應不小于0.4m。（3）采樣深度采樣深度應超過鉆孔施工地點巷道的影響范圍，并滿足以下要求：在采掘工作面取樣時，采樣深度應根據(jù)采掘工作面的暴露時間來確定，但不得小于12m;在石門或巖石巷道采樣時，距煤層的垂直距離應視巖性而定，但不得小于5m。測定殘余瓦斯含量時，取樣不受此限制。（4）采樣時間采樣時間是指用于瓦斯含量測定的煤樣從割芯（或鉆屑）到被裝入煤樣罐密封所用的實際時間。采樣時間越短越好，但不得超過30min。（5）取出煤芯后，對于柱狀煤

4、芯，采取中間含矸石少的完整的部分;對于粉狀及塊狀煤芯要剔除矸石、泥石及研磨燒焦部分。不得用水清洗煤樣，保持自然狀態(tài)裝入密封罐中，不可壓實，罐口保留約10mm空隙。（6）煤樣罐密封前，先將穿刺針頭插入罐蓋上部的密封膠墊，以避免造成煤樣罐憋氣現(xiàn)象，然后再用扳手擰緊罐蓋，再將排氣管與穿刺針頭連接來測定瓦斯解吸速度。（7）參數(shù)記錄采樣時，應同時收集以下有關(guān)參數(shù)記錄在附錄A：a）地質(zhì)參數(shù)：取樣地點、煤層名稱、埋深（地面標高、煤層底板標高）、采樣深度、鉆孔方位、鉆孔傾角;b）時間參數(shù)：采樣日期、取芯（屑）開始時間、取芯（屑）結(jié)束時間、煤樣裝罐結(jié)束時間；c）樣品參數(shù)：罐號、樣品編號。4、測定方法及步驟1）井

5、下自然解吸瓦斯量測定（1）井下自然解吸瓦斯量采用解吸儀（如圖1）測定。煤樣罐通過排氣管5與解吸儀連接后，打開彈簧夾3，隨即有從煤樣泄出的瓦斯進入量管，用排水集氣法將瓦斯收集在量管內(nèi)。（2）每間隔一定時間記錄量管讀數(shù)Vt及測定時間T，連續(xù)觀測60min或解吸量小于2cm3/min為止。開始觀測前30min內(nèi)，間隔1min，以后每隔（25）min讀數(shù)一次；將觀測結(jié)果填寫到附錄B,同時記錄氣溫、水溫及大氣壓力。（3）如果量管體積不足以容納60min內(nèi)從煤樣泄出的全部瓦斯，可以中途用彈簧夾3夾住排氣管與解吸儀斷開，重新迅速給解吸儀補足清水,然后打開彈簧夾3連通解吸儀繼續(xù)觀測。（4）如果在解吸儀觀測中沒

6、有瓦斯泄出，應當檢查穿刺針頭、排氣管及煤樣罐上部排氣孔是否堵塞。如果沒有堵塞，則是瓦斯含量過小所至，此時，即可終止觀測，送實驗室測定。（5）觀測結(jié)束后，抽出穿刺針頭，將壓緊螺絲稍加擰緊（用力適度，不可過緊，以免膠墊失去彈性）。（6）煤樣罐密封運到井上后，要進行試漏，將煤樣罐沉入清水中，仔細觀察5min,檢查有無氣泡冒出。如果發(fā)現(xiàn)有氣泡滲出，則要更換煤樣罐或膠墊重新取樣。如不漏氣，可以送實驗室繼續(xù)進行實驗。1一排水口；2一量管；3 彈簧夾；4一底塞；5一排氣管；6穿刺針頭或閥門；7一煤樣罐；8吊環(huán)。圖1瓦斯解吸速度測定儀與煤樣罐連接示意圖2）殘存瓦斯含量測定（1）煤樣檢查與登記a煤樣送到實驗室后

7、，仍要按1）中（6）的方法進行試漏；如發(fā)現(xiàn)漏氣即為廢品，將檢查結(jié)果在報告中注明。b檢查瓦斯煤樣送驗單與罐號是否符合，試驗資料是否齊全；經(jīng)檢查無誤后，統(tǒng)一登記編號,然后盡快進行下一步測定工作。-11Tmyt-1一超級恒溫器；2 密封罐；3 穿刺針頭；4 濾塵管；5 集水瓶；6 冷卻管；7一水銀真空計；8隔水瓶；9一吸水管；10 排水瓶；11 吸氣瓶；12 真空瓶；13 量管；14 取氣支管；15 水準瓶；16 干燥管；17 分隔球；18 真空泵；A一螺旋夾；BF單向活塞;GK三通活塞;L、M120°三通活塞。圖2真空脫氣裝置（2）脫氣法 脫氣前的準備工作a）真空脫氣裝置各玻璃部件組裝前

8、要清洗、烘干。組裝后，在吸氣瓶11、真空瓶12及量管13（見圖2）充以適量的酸性飽和食鹽水做限定液。真空系統(tǒng)各連接部分用真空封膠密封。真空活塞洗靜后涂以真空封脂。在擦洗活塞時，要防止有機溶劑對儀器的污染。b）真空脫氣裝置使用前要嚴格進行氣密性檢查，要求真空系統(tǒng)在儀器最大真空度下放置240min，真空計水銀液面上升不超過5mm。各量管在水準瓶放低情況下液面保持不動。c）儀器檢修后要重新進行氣密性檢查。 煤樣粉碎前脫氣a）預抽真空煤樣與脫氣儀連接前，對儀器左側(cè)真空系統(tǒng)抽氣，達到最大真空度時停泵，觀察真空計水銀液面，在10min內(nèi)保持不動為合格。b）煤樣罐與脫氣儀連接關(guān)閉脫氣儀的真空計，通過穿刺針頭

9、及真空膠管將煤樣罐與脫氣儀連接。c）煤樣脫氣粉碎前常溫脫氣：煤樣首先在30°C恒溫下脫氣，直至真空計水銀液面不動為止。每隔30min重新抽氣，一直進行到每30min內(nèi)瀉出瓦斯量小于10cm3。2）粉碎前加熱脫氣：常溫脫氣后，再將煤樣加熱至（95100）°C恒溫，重復a）進行脫氣。脫氣終了后，關(guān)閉真空計，取下煤樣罐，迅速地取出煤樣立即裝入球磨罐中密封。3）脫氣過程中如集水瓶5積水過多妨礙氣流通過時，應及時將積水排出。排水時要防止將真空系統(tǒng)中瓦斯抽出。 煤樣粉碎后脫氣和稱重a）煤樣粉碎1）球磨罐使用前按本標準第5.1.1條進行氣密性檢查。2）煤樣裝罐時，如果塊度較大，應事先將煤

10、樣在罐內(nèi)搗碎至粒度25mm以下，然后擰緊罐蓋密封。3）煤樣粉碎到粒度小于0.25mm的重量超過80%為合格。文檔大全b）脫氣和稱重煤樣粉碎后脫氣按本標準第6.2.3條進行，本階段脫氣要一直進行到真空計水銀柱穩(wěn)定為止。然后，關(guān)閉真空計，取下球磨罐，待罐體冷卻至常溫后，打開罐體，稱量煤樣重量（稱準到1g）按GB474煤樣的制備方法縮制成分析煤樣，按GB/T212煤的工業(yè)分析方法分析Mad、Aad及Vdaf。剩余煤樣保留1個月后處理。6.2.2.4氣體體積的計量a）讀取量管讀數(shù)時，應提高水準瓶，使量管內(nèi)外液面齊平。同時并記錄大氣壓力，氣壓表溫度及室溫，將觀測結(jié)果填寫到附錄C中。b）如果三支量管不足以

11、容納全部脫出的氣體時，可以將氣體混合均勻后，將兩支大量管的氣體排出，保留小量管內(nèi)的氣體，同時記錄排出的氣體體積及相應的參數(shù)（參見a）條）。脫氣完了后，將氣樣大致按前后脫出氣體體積比例混合。然后，取混合氣樣進行分析，也可對前后兩次脫出氣體分別取樣分析計算。（3）常壓自然解吸法 解吸系統(tǒng)密封性檢查將量管充水至一定高度后隔絕量管與外界連通，待液面穩(wěn)定后，若量管內(nèi)液面在5min內(nèi)下降刻度小于2cm3則氣路密封性合格。 煤樣罐與地面解吸裝置連接通過膠管將煤樣筒與地面解吸裝置連接（見圖3）。 粉碎前自然解吸瓦斯量測定及煤樣稱重a）讀取并記錄量管液面初始讀數(shù)，緩慢打開煤樣筒閥門，隔一定時間間隔讀取一次瓦斯的

12、解吸量，時間間隔的長短取決于解吸速度；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。b）當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。c）當解吸一段時間后，玻璃管內(nèi)不再有氣泡冒出時解吸完畢，讀取并記錄解吸玻璃管液面終止讀數(shù)。d）將煤樣罐內(nèi)煤樣倒入煤樣盆中，進一步去除矸石等非煤物質(zhì)，然后放置在天平上進行煤樣總重稱量。e）記錄解吸周圍環(huán)境的溫度、大氣壓力、煤樣重量、測試人員以及煤樣送達實驗室和開始地面解吸的時間，將實驗測定數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)填入附錄D中。 粉碎后自然解吸瓦斯量測定a）密封性檢查按照上述方法進行密封性檢查。b）煤樣稱重1）從煤樣盆中取兩份相等量的

13、二次煤樣，記錄二次煤樣重量，煤樣的質(zhì)量一般是（100300）g，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，應該再取第三份二次煤樣。2）若待粉碎煤樣塊度較大，應事先將煤樣搗碎至粒度25mm以下。c）粉碎后自然解吸瓦斯量測定1）將稱量好的二次煤樣逐份放入粉碎機料缽內(nèi)，蓋好帶有密封圈的蓋子，并壓緊密封嚴實。2）記錄量管初始讀數(shù)，然后進行煤樣粉碎。3）運行時觀測解吸瓦斯量體積，當實測解吸瓦斯體積達到單根測量管最大量程的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)數(shù)據(jù)填入附表D中。4）煤樣粉碎到95%煤樣通過6

14、0目（0.25mm）的分樣篩合格。5）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)果填寫到附錄D中。5、數(shù)據(jù)處理煤樣井下NO.04煤樣編號：Wk039采樣日期2013年5月28日19：26采樣地點烏海能源公司平溝礦1605切眼2號孔取樣深度：79m鉆孔傾角：0.5°煤樣罐編號WK099煤樣暴露時間t二056s解吸結(jié)果觀察時間t/min量筒讀數(shù)V/cm31觀察時間t/min量筒讀數(shù)V/cm31觀察時間t/min量筒讀數(shù)V/cm310200112982231812441230223320225613304243203

15、262143062532042701530826322527616308273246280173102832472861831229324828819314303249292203161029621316蘭列1弐性11觀察時012345678間min&十為0.965919251.3903237031.7126003621.9831792662.2210357942.4357750312.6330590572.8165581832.988812473累積瓦斯解析量：04456627076808688觀察時間10111213141516min3.15166223.306503.454413.596243.732693.864323.991614.114973.1516687337462804533984003621426616226累積瓦斯解析量:92969810210410610811092各階段換算成標準大氣壓下氣體體積:各階段瓦斯體積換算各階段煤樣瓦斯量計算:暴露時間17.2CM31