煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法

1、煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法1、范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了井下直接測(cè)定煤層瓦斯含量的采樣方法、解吸瓦斯量測(cè)定方法、損失瓦斯量補(bǔ)償方法、殘存瓦斯量測(cè)定方法及煤層瓦斯含量的計(jì)算方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于煤礦井下利用解吸法直接測(cè)定煤層瓦斯含量。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于嚴(yán)重漏水鉆孔、瓦斯噴出鉆孔及巖芯瓦斯含量測(cè)定。2、儀器設(shè)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(cè)定儀（簡(jiǎn)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(jì)：（80106）Kpa，分度值0.1kPa;d）秒表；e）穿刺針頭或閥門(mén)；f）溫度計(jì)：（-3050）&

2、#176;C;g）真空脫氣裝置或常壓自然解吸測(cè)定裝置；h）球磨機(jī)或粉碎機(jī)；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(jí)恒溫器，最高工作溫度（95100）°C。3、采樣l）采樣前準(zhǔn)備（1）所有用于取樣的煤樣罐在使用前必須進(jìn)行氣密性檢測(cè)；氣密性檢測(cè)可通過(guò)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(rùn)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(guò)來(lái)（見(jiàn)圖1），放置10min量管內(nèi)水面不動(dòng)為合格。2）煤樣采集（1）采樣鉆孔布置同一地點(diǎn)至少應(yīng)布置兩個(gè)取樣鉆孔，間距不小于5

3、m。（2）采樣方式在未經(jīng)過(guò)瓦斯抽采的石門(mén)、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(jiǎn)稱煤芯管）采集煤芯或定點(diǎn)取樣采集煤屑，采集煤芯時(shí)一次取芯長(zhǎng)度應(yīng)不小于0.4m。（3）采樣深度采樣深度應(yīng)超過(guò)鉆孔施工地點(diǎn)巷道的影響范圍，并滿足以下要求：在采掘工作面取樣時(shí)，采樣深度應(yīng)根據(jù)采掘工作面的暴露時(shí)間來(lái)確定，但不得小于12m;在石門(mén)或巖石巷道采樣時(shí)，距煤層的垂直距離應(yīng)視巖性而定，但不得小于5m。測(cè)定殘余瓦斯含量時(shí)，取樣不受此限制。（4）采樣時(shí)間采樣時(shí)間是指用于瓦斯含量測(cè)定的煤樣從割芯（或鉆屑）到被裝入煤樣罐密封所用的實(shí)際時(shí)間。采樣時(shí)間越短越好，但不得超過(guò)30min。（5）取出煤芯后，對(duì)于柱狀煤

4、芯，采取中間含矸石少的完整的部分;對(duì)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(shí)，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?jǐn)Q緊罐蓋，再將排氣管與穿刺針頭連接來(lái)測(cè)定瓦斯解吸速度。（7）參數(shù)記錄采樣時(shí)，應(yīng)同時(shí)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(diǎn)、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）時(shí)間參數(shù)：采樣日期、取芯（屑）開(kāi)始時(shí)間、取芯（屑）結(jié)束時(shí)間、煤樣裝罐結(jié)束時(shí)間；c）樣品參數(shù)：罐號(hào)、樣品編號(hào)。4、測(cè)定方法及步驟1）井

5、下自然解吸瓦斯量測(cè)定（1）井下自然解吸瓦斯量采用解吸儀（如圖1）測(cè)定。煤樣罐通過(guò)排氣管5與解吸儀連接后，打開(kāi)彈簧夾3，隨即有從煤樣泄出的瓦斯進(jìn)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(shí)間記錄量管讀數(shù)Vt及測(cè)定時(shí)間T，連續(xù)觀測(cè)60min或解吸量小于2cm3/min為止。開(kāi)始觀測(cè)前30min內(nèi)，間隔1min，以后每隔（25）min讀數(shù)一次；將觀測(cè)結(jié)果填寫(xiě)到附錄B,同時(shí)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(kāi)，重新迅速給解吸儀補(bǔ)足清水,然后打開(kāi)彈簧夾3連通解吸儀繼續(xù)觀測(cè)。（4）如果在解吸儀觀測(cè)中沒(méi)

6、有瓦斯泄出，應(yīng)當(dāng)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(méi)有堵塞，則是瓦斯含量過(guò)小所至，此時(shí)，即可終止觀測(cè)，送實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。（5）觀測(cè)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(guò)緊，以免膠墊失去彈性）。（6）煤樣罐密封運(yùn)到井上后，要進(jìn)行試漏，將煤樣罐沉入清水中，仔細(xì)觀察5min,檢查有無(wú)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(shí)驗(yàn)室繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。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(mén)；7一煤樣罐；8吊環(huán)。圖1瓦斯解吸速度測(cè)定儀與煤樣罐連接示意圖2）殘存瓦斯含量測(cè)定（1）煤樣檢查與登記a煤樣送到實(shí)驗(yàn)室后

7、，仍要按1）中（6）的方法進(jìn)行試漏；如發(fā)現(xiàn)漏氣即為廢品，將檢查結(jié)果在報(bào)告中注明。b檢查瓦斯煤樣送驗(yàn)單與罐號(hào)是否符合，試驗(yàn)資料是否齊全；經(jīng)檢查無(wú)誤后，統(tǒng)一登記編號(hào),然后盡快進(jìn)行下一步測(cè)定工作。-11Tmyt-1一超級(jí)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(jì)；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(zhǔn)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(zhǔn)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(jiàn)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(shí)，要防止有機(jī)溶劑對(duì)儀器的污染。b）真空脫氣裝置使用前要嚴(yán)格進(jìn)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(jì)水銀液面上升不超過(guò)5mm。各量管在水準(zhǔn)瓶放低情況下液面保持不動(dòng)。c）儀器檢修后要重新進(jìn)行氣密性檢查。 煤樣粉碎前脫氣a）預(yù)抽真空煤樣與脫氣儀連接前，對(duì)儀器左側(cè)真空系統(tǒng)抽氣，達(dá)到最大真空度時(shí)停泵，觀察真空計(jì)水銀液面，在10min內(nèi)保持不動(dòng)為合格。b）煤樣罐與脫氣儀連接關(guān)閉脫氣儀的真空計(jì)，通過(guò)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(jì)水銀液面不動(dòng)為止。每隔30min重新抽氣，一直進(jìn)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(fù)a）進(jìn)行脫氣。脫氣終了后，關(guān)閉真空計(jì)，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(guò)程中如集水瓶5積水過(guò)多妨礙氣流通過(guò)時(shí)，應(yīng)及時(shí)將積水排出。排水時(shí)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(biāo)準(zhǔn)第5.1.1條進(jìn)行氣密性檢查。2）煤樣裝罐時(shí)，如果塊度較大，應(yīng)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(guò)80%為合格。文檔大全b）脫氣和稱重煤樣粉碎后脫氣按本標(biāo)準(zhǔn)第6.2.3條進(jìn)行，本階段脫氣要一直進(jìn)行到真空計(jì)水銀柱穩(wěn)定為止。然后，關(guān)閉真空計(jì)，取下球磨罐，待罐體冷卻至常溫后，打開(kāi)罐體，稱量煤樣重量（稱準(zhǔn)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(gè)月后處理。6.2.2.4氣體體積的計(jì)量a）讀取量管讀數(shù)時(shí)，應(yīng)提高水準(zhǔn)瓶，使量管內(nèi)外液面齊平。同時(shí)并記錄大氣壓力，氣壓表溫度及室溫，將觀測(cè)結(jié)果填寫(xiě)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(shí)，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(shí)記錄排出的氣體體積及相應(yīng)的參數(shù)（參見(jiàn)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(jìn)行分析，也可對(duì)前后兩次脫出氣體分別取樣分析計(jì)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(guò)膠管將煤樣筒與地面解吸裝置連接（見(jiàn)圖3）。 粉碎前自然解吸瓦斯量測(cè)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(kāi)煤樣筒閥門(mén)，隔一定時(shí)間間隔讀取一次瓦斯的

12、解吸量，時(shí)間間隔的長(zhǎng)短取決于解吸速度；并注意觀察解吸累計(jì)量的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理，或報(bào)廢。b）當(dāng)實(shí)測(cè)解吸瓦斯體積達(dá)到單根測(cè)量管最大量程85%時(shí)，打開(kāi)轉(zhuǎn)換手柄用第二根測(cè)量管測(cè)量。c）當(dāng)解吸一段時(shí)間后，玻璃管內(nèi)不再有氣泡冒出時(shí)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(jìn)一步去除矸石等非煤物質(zhì)，然后放置在天平上進(jìn)行煤樣總重稱量。e）記錄解吸周?chē)h(huán)境的溫度、大氣壓力、煤樣重量、測(cè)試人員以及煤樣送達(dá)實(shí)驗(yàn)室和開(kāi)始地面解吸的時(shí)間，將實(shí)驗(yàn)測(cè)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(cè)定a）密封性檢查按照上述方法進(jìn)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(cè)試結(jié)果有較大的差別，應(yīng)該再取第三份二次煤樣。2）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。c）粉碎后自然解吸瓦斯量測(cè)定1）將稱量好的二次煤樣逐份放入粉碎機(jī)料缽內(nèi)，蓋好帶有密封圈的蓋子，并壓緊密封嚴(yán)實(shí)。2）記錄量管初始讀數(shù)，然后進(jìn)行煤樣粉碎。3）運(yùn)行時(shí)觀測(cè)解吸瓦斯量體積，當(dāng)實(shí)測(cè)解吸瓦斯體積達(dá)到單根測(cè)量管最大量程的85%時(shí)，打開(kāi)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)用第二根測(cè)量管測(cè)量，粉碎結(jié)束時(shí)記錄量管終止讀數(shù)；將實(shí)驗(yàn)測(cè)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(guò)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(shí)記錄大氣壓力，室溫，將觀測(cè)結(jié)果填寫(xiě)到附錄D中。5、數(shù)據(jù)處理煤樣井下NO.04煤樣編號(hào)：Wk039采樣日期2013年5月28日19：26采樣地點(diǎn)烏海能源公司平溝礦1605切眼2號(hào)孔取樣深度：79m鉆孔傾角：0.5°煤樣罐編號(hào)WK099煤樣暴露時(shí)間t二056s解吸結(jié)果觀察時(shí)間t/min量筒讀數(shù)V/cm31觀察時(shí)間t/min量筒讀數(shù)V/cm31觀察時(shí)間t/min量筒讀數(shù)V/cm310200112982231812441230223320225613304243203

15、262143062532042701530826322527616308273246280173102832472861831229324828819314303249292203161029621316蘭列1弐性11觀察時(shí)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算:暴露時(shí)間17.2CM31