瓦斯參數(shù)測定

1、2015年8月26日主要內(nèi)容1、瓦斯參數(shù)的基本知識2、煤層瓦斯含量測定3、煤層瓦斯壓力測定4、瓦斯放散初速度測定5、煤的堅(jiān)固性系數(shù)f值測定6、煤層透氣性系數(shù)測定7、其他瓦斯參數(shù)測定一、瓦斯參數(shù)的基本知識煤層原始瓦斯壓力煤層原始瓦斯壓力煤層殘存瓦斯壓力煤層殘存瓦斯壓力煤層煤層原原始始瓦瓦斯斯含量含量煤層煤層殘殘存存瓦瓦斯斯含量含量煤的煤的瓦瓦斯斯容量容量瓦斯瓦斯?jié)舛葷舛鹊V井礦井相相對對、絕絕對對瓦瓦斯涌斯涌出出量量瓦斯瓦斯放放散散初初速速度度煤的煤的堅(jiān)堅(jiān)固固性性系數(shù)系數(shù)煤層原始瓦斯壓力 當(dāng)煤層未受采動(dòng)影響而處于原始賦存狀態(tài)時(shí)，煤中平衡瓦斯壓當(dāng)煤層未受采動(dòng)影響而處于原始賦存狀態(tài)時(shí)，煤中平衡瓦斯壓力

2、稱力稱 之為煤層原始瓦斯壓力，其物理單位為之為煤層原始瓦斯壓力，其物理單位為MPaMPa（兆帕）。（兆帕）。煤層殘存瓦斯壓力 當(dāng)煤層受采動(dòng)影響涌出一部分瓦斯后，此時(shí)煤層中殘留瓦斯的當(dāng)煤層受采動(dòng)影響涌出一部分瓦斯后，此時(shí)煤層中殘留瓦斯的壓力壓力 大小稱之為煤層殘存瓦斯壓力，單位為大小稱之為煤層殘存瓦斯壓力，單位為MPaMPa。煤層的殘存瓦斯。煤層的殘存瓦斯壓力總小壓力總小 于原始瓦斯壓力。于原始瓦斯壓力。煤層原始瓦斯含量 當(dāng)煤層未受采動(dòng)影響而處于原始賦存狀態(tài)時(shí)，單位重量煤中所當(dāng)煤層未受采動(dòng)影響而處于原始賦存狀態(tài)時(shí)，單位重量煤中所含有含有 的換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（的換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（00，0.1MPa

3、0.1MPa）的瓦斯體積稱之為煤層）的瓦斯體積稱之為煤層原始瓦斯原始瓦斯 含量，它常用含量，它常用m m3 3/t /t和和cmcm3 3/g/g作計(jì)量單位。作計(jì)量單位。煤層殘存瓦斯含量 當(dāng)煤層受采動(dòng)影響而涌出一部分瓦斯后，單位重量煤中所含有當(dāng)煤層受采動(dòng)影響而涌出一部分瓦斯后，單位重量煤中所含有的換算成的換算成 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的瓦斯體積稱之為煤層殘存瓦斯含量。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的瓦斯體積稱之為煤層殘存瓦斯含量。煤的可解吸瓦斯含量 煤自原始瓦斯含量與煤自原始瓦斯含量與0.1 MPa0.1 MPa瓦斯壓力下的煤層殘存瓦斯含量瓦斯壓力下的煤層殘存瓦斯含量 之差稱之為煤的可解吸瓦斯含量，其物理單位為之差稱之為煤的

4、可解吸瓦斯含量，其物理單位為m m3 3/t/t或或cmcm3 3/g/g。煤煤 的可解吸瓦斯含量大致代表單位重量的煤在開采過程中在井下的可解吸瓦斯含量大致代表單位重量的煤在開采過程中在井下可可 能涌出的瓦斯量。能涌出的瓦斯量。煤的瓦斯容量 當(dāng)煤中瓦斯壓力無限升高時(shí)，單位重量煤所能吸附的換算成當(dāng)煤中瓦斯壓力無限升高時(shí)，單位重量煤所能吸附的換算成標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)狀態(tài)下的瓦斯體積稱之為煤的瓦斯容量。瓦斯容量與煤的變準(zhǔn)狀態(tài)下的瓦斯體積稱之為煤的瓦斯容量。瓦斯容量與煤的變質(zhì)質(zhì) 程度有關(guān)，從褐煤到無煙煤，隨著煤的變質(zhì)程度的升高，瓦斯程度有關(guān)，從褐煤到無煙煤，隨著煤的變質(zhì)程度的升高，瓦斯容容 量也隨著加大。瓦斯容

5、量實(shí)際上是煤對瓦斯的極限吸附量。量也隨著加大。瓦斯容量實(shí)際上是煤對瓦斯的極限吸附量。瓦斯?jié)舛?單位體積空氣中所含有的瓦斯體積的體積百分?jǐn)?shù)稱之為瓦斯單位體積空氣中所含有的瓦斯體積的體積百分?jǐn)?shù)稱之為瓦斯 濃度，常用濃度，常用%作單位，我們常說的瓦斯?jié)舛葹樽鲉挝?，我們常說的瓦斯?jié)舛葹?%1%表示的是井下表示的是井下每每 1m1m3 3大氣中含有大氣中含有0.01m0.01m3 3的瓦斯，或者說每的瓦斯，或者說每100m100m3 3的井下空氣中含的井下空氣中含有有1m1m3 3的瓦斯。的瓦斯。礦井相對瓦斯涌出量 礦井在礦井在正常生產(chǎn)條件正常生產(chǎn)條件下每采一噸煤所涌出的瓦斯體積稱之為下每采一噸煤所涌出

6、的瓦斯體積稱之為 礦井相對瓦斯涌出量，單位是礦井相對瓦斯涌出量，單位是m m3 3/t /t。礦井絕對瓦斯涌出量 礦井在單位時(shí)間內(nèi)涌出瓦斯的體積，礦井在單位時(shí)間內(nèi)涌出瓦斯的體積，m m3 3/min/min或或m m3 3/t /t；瓦斯放散初速度(p) 它是它是一一個(gè)假定指標(biāo)個(gè)假定指標(biāo)，表示充有表示充有瓦瓦斯的煤樣放斯的煤樣放散散瓦斯快慢瓦斯快慢的的一個(gè)一個(gè)指指標(biāo)，無量標(biāo)，無量綱綱。 煤的堅(jiān)固性系數(shù)( f ) 反映反映煤煤體破壞程度體破壞程度的的一個(gè)指標(biāo)一個(gè)指標(biāo)，無量綱。無量綱。二、煤層瓦斯含量測定2.12.1 煤層瓦斯含量測定方法分類煤層瓦斯含量測定方法分類2.1.2.1.1. 1.根據(jù)應(yīng)

7、用范圍：地質(zhì)勘探鉆孔中應(yīng)用方法根據(jù)應(yīng)用范圍：地質(zhì)勘探鉆孔中應(yīng)用方法 煤礦井下應(yīng)用方法煤礦井下應(yīng)用方法2 2.1 .1. .2 2根據(jù)方法特點(diǎn)：根據(jù)方法特點(diǎn)：直接測定法直接測定法直接測定法比較簡單，直接從煤、巖直接測定法比較簡單，直接從煤、巖 試樣中抽出瓦斯，測定其成份和瓦試樣中抽出瓦斯，測定其成份和瓦斯含量。斯含量。間接測定方法間接測定方法比較復(fù)雜，先測定孔隙率、比較復(fù)雜，先測定孔隙率、a a、b b值，值， 煤的工業(yè)分析，再計(jì)算瓦斯含量。煤的工業(yè)分析，再計(jì)算瓦斯含量。2. 2.2 2 煤煤層瓦層瓦斯含斯含量直接量直接測測定方法定方法2.2.2.2.1 1 煤煤的殘的殘存存瓦斯瓦斯含含量測定量

8、測定方法方法(1 (1) )取取樣樣。采取新采取新鮮鮮煤煤芯芯或碎煤約或碎煤約200200g g，裝入，裝入特特制制密密封容器（真封容器（真空空罐）中加以密封罐）中加以密封。(2 (2) )試試驗(yàn)驗(yàn)室室脫脫氣氣與與氣氣體體分析分析。試樣送到試驗(yàn)試樣送到試驗(yàn)室后室后脫氣，加熱脫氣，加熱至至9 95 5度真空抽出度真空抽出氣氣體進(jìn)行色體進(jìn)行色譜譜分析分析。 (3)(3)煤樣粉碎。煤樣粉碎。煤樣脫氣結(jié)束后，打開真空罐取出煤樣，放進(jìn)密封球煤樣脫氣結(jié)束后，打開真空罐取出煤樣，放進(jìn)密封球 磨罐進(jìn)行粉碎。要求粉碎后煤樣絕大部分（磨罐進(jìn)行粉碎。要求粉碎后煤樣絕大部分（80%80%以上）的粒度在以上）的粒度在

9、0.25mm0.25mm以下以下。 (4)(4)粉碎后脫氣與氣體分析。粉碎后脫氣與氣體分析。將裝有已粉碎煤樣的密封球磨罐進(jìn)行加將裝有已粉碎煤樣的密封球磨罐進(jìn)行加熱和真空脫氣，方法同步驟（熱和真空脫氣，方法同步驟（2 2），直到基本上無氣體解吸為止。），直到基本上無氣體解吸為止。 (5)(5)煤樣稱重與工業(yè)分析。煤樣稱重與工業(yè)分析。 (6)(6)煤中殘存瓦斯量計(jì)算煤中殘存瓦斯量計(jì)算。根據(jù)根據(jù)2 2個(gè)階段脫氣的氣體分析結(jié)果中的氧含個(gè)階段脫氣的氣體分析結(jié)果中的氧含量，扣除混入的空氣成份，即換算出了無空氣基的煤層氣體成量，扣除混入的空氣成份，即換算出了無空氣基的煤層氣體成 分，再根據(jù)分，再根據(jù)兩次脫氣

10、抽出的氣體體積和成份、煤樣重量和煤質(zhì)分析兩次脫氣抽出的氣體體積和成份、煤樣重量和煤質(zhì)分析 結(jié)果，就很容易算結(jié)果，就很容易算出單位重量煤（或可燃質(zhì)）中含有的瓦斯量，即出單位重量煤（或可燃質(zhì)）中含有的瓦斯量，即 煤的殘存瓦斯含量。煤的殘存瓦斯含量。2. 2.2.2 2.2 地勘期間煤層瓦斯含量測定方法地勘期間煤層瓦斯含量測定方法( (解吸法解吸法) )解吸法：解吸法： 解吸法是把鉆孔專用儀器采樣改為用普通巖芯管在孔解吸法是把鉆孔專用儀器采樣改為用普通巖芯管在孔 底底取煤芯，利用密封罐在煤芯提升到孔口時(shí)采樣。這樣做取煤芯，利用密封罐在煤芯提升到孔口時(shí)采樣。這樣做 的結(jié)的結(jié)果，既減少了鉆孔采樣的困難，

11、又不影響正常鉆進(jìn)。果，既減少了鉆孔采樣的困難，又不影響正常鉆進(jìn)。 該法自該法自19731973年起在美國得到了廣泛的應(yīng)用，撫順分院在年起在美國得到了廣泛的應(yīng)用，撫順分院在 1978197819811981年期間在我國一些煤田進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，完善年期間在我國一些煤田進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，完善 了測定中所用了測定中所用的成套儀器和工具，已使之標(biāo)準(zhǔn)化。的成套儀器和工具，已使之標(biāo)準(zhǔn)化。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 試用版本創(chuàng)建 測定步聚：( (1 1) )采采樣樣。用普通用普通煤煤芯芯管管采取煤芯，當(dāng)煤芯升采取煤芯，當(dāng)煤芯升到到地地表表之后，選取煤之后，選取煤樣樣 約約30300 04 4

12、0000g g，立，立即即放進(jìn)放進(jìn)密密封罐中密封，在采樣封罐中密封，在采樣過過程程中中，測定提升，測定提升煤煤 芯芯和煤樣在空氣中的和煤樣在空氣中的暴暴露露時(shí)時(shí)間間。 (2)(2)瓦斯解吸規(guī)律測定。瓦斯解吸規(guī)律測定。測定進(jìn)行測定進(jìn)行2h2h后，把后，把煤樣煤樣 送到試驗(yàn)室進(jìn)行脫氣和氣體分析。送到試驗(yàn)室進(jìn)行脫氣和氣體分析。1-水箱 2-量管 3-螺旋夾 4-吸氣球 5-溫度計(jì) 6-彈簧夾 7-膠管 8-穿 刺針頭 9-密封罐195786 234解吸解吸速速度度測測定定儀儀 (3)(3)損失瓦斯量計(jì)算。損失瓦斯量計(jì)算。測定進(jìn)行測定進(jìn)行2h2h后，把后，把煤樣送煤樣送 到試驗(yàn)室進(jìn)行脫氣和氣體分析。到

13、試驗(yàn)室進(jìn)行脫氣和氣體分析。煤樣解吸測定煤樣解吸測定 前損失的瓦斯量取決于前損失的瓦斯量取決于煤芯在孔內(nèi)和空氣中的煤芯在孔內(nèi)和空氣中的 暴露時(shí)間和煤暴露時(shí)間和煤樣瓦斯解吸規(guī)律樣瓦斯解吸規(guī)律。0 0t t 煤樣在解煤樣在解吸吸測定測定前前的暴露時(shí)間的暴露時(shí)間，m mi in n；t t1 1提鉆時(shí)間，據(jù)經(jīng)驗(yàn)煤樣在鉆孔的暴露時(shí)間取為，提鉆時(shí)間，據(jù)經(jīng)驗(yàn)煤樣在鉆孔的暴露時(shí)間取為，minmin； t t2 2解吸測定前煤樣在地面的暴露時(shí)間，解吸測定前煤樣在地面的暴露時(shí)間，minmin； t t煤樣解吸測定的時(shí)間，煤樣解吸測定的時(shí)間，minmin；kk比例常數(shù)，。比例常數(shù)，。 試試驗(yàn)和理論分析驗(yàn)和理論分析結(jié)

14、結(jié)果果表表明，煤樣在剛開始暴明，煤樣在剛開始暴露露的的一一段時(shí)間內(nèi)，段時(shí)間內(nèi)，累累計(jì)計(jì)解吸的瓦斯量與煤樣解吸的瓦斯量與煤樣解解吸吸時(shí)時(shí)間的平方根成正比例間的平方根成正比例，即即：式式中中 V Vz z煤樣自暴露煤樣自暴露時(shí)時(shí)起到解吸測定起到解吸測定進(jìn)進(jìn)行行時(shí)時(shí)間間為為t t時(shí)時(shí)的的瓦瓦斯斯總總解解吸體積，吸體積，mlml；ttkVZ0解吸測定測出的瓦斯解吸量解吸測定測出的瓦斯解吸量V V僅僅 為煤樣總解吸量為煤樣總解吸量VzVz的一部分，僅是的一部分，僅是t t0 0 到到t t那部分解吸量，解吸測定前煤樣在那部分解吸量，解吸測定前煤樣在暴露時(shí)間暴露時(shí)間t t0 0時(shí)已損失的瓦斯量時(shí)已損失的瓦

15、斯量由由此此從現(xiàn)場應(yīng)用該法的來看，損失瓦從現(xiàn)場應(yīng)用該法的來看，損失瓦 量量占煤樣總瓦斯量的量量占煤樣總瓦斯量的10%10%50%50%。應(yīng)應(yīng) 盡量減少煤樣的暴露時(shí)間，盡量選盡量減少煤樣的暴露時(shí)間，盡量選取取 較大粒度的煤樣，以減小瓦斯損失較大粒度的煤樣，以減小瓦斯損失量量 在煤樣總瓦斯量中所占的比重。在煤樣總瓦斯量中所占的比重。V kt0 t V2(4)(4)試驗(yàn)室煤樣脫氣及氣體成分分析。試驗(yàn)室煤樣脫氣及氣體成分分析。經(jīng)過解吸測定結(jié)束后的經(jīng)過解吸測定結(jié)束后的煤煤 樣，在密封狀態(tài)下應(yīng)盡快送到試驗(yàn)室進(jìn)行加熱（樣，在密封狀態(tài)下應(yīng)盡快送到試驗(yàn)室進(jìn)行加熱（9595）真空脫氣，真空脫氣， 脫氣完后將煤樣粉

16、碎，再進(jìn)行一次脫氣，最脫氣完后將煤樣粉碎，再進(jìn)行一次脫氣，最后進(jìn)行氣體組分分析。后進(jìn)行氣體組分分析。 脫氣、粉碎和氣體分析方法與測脫氣、粉碎和氣體分析方法與測殘存瓦斯含量時(shí)相同。殘存瓦斯含量時(shí)相同。(5)(5)瓦斯含量計(jì)算。瓦斯含量計(jì)算。X0 V1 V2 V3 V4GX 0 -煤 樣原 始 瓦 斯 含 量， m l/g；V1-煤 樣 解析 測 定中 累計(jì) 解析 出 的 瓦斯 體積 ， m l；V2 -推算 出 的瓦斯 損失 量， m l；V3 -煤 樣 粉 碎 前脫 出 量， m l；V4 -煤 樣 粉 碎后脫 出 量， m l；G-煤 樣 重量 ， g；2.2.2.2.3 3 井下煤層瓦斯含

17、量測定方法井下煤層瓦斯含量測定方法鉆屑解吸法鉆屑解吸法(A)(A)鉆屑解吸法鉆屑解吸法(A)(A)： 撫順分院在撫順分院在1980198019811981年期間，研究提出了鉆屑解吸年期間，研究提出了鉆屑解吸 法測定法測定煤層瓦斯含量的方法。方法的原理與地勘鉆孔所用煤層瓦斯含量的方法。方法的原理與地勘鉆孔所用 解吸法相同。解吸法相同。與在地勘鉆孔中應(yīng)用相比，該法在井下煤層與在地勘鉆孔中應(yīng)用相比，該法在井下煤層 鉆孔應(yīng)用的明顯優(yōu)鉆孔應(yīng)用的明顯優(yōu)點(diǎn)：點(diǎn)： 一是煤樣暴露時(shí)間短，一般為一是煤樣暴露時(shí)間短，一般為3 35min5min，且易準(zhǔn)確進(jìn)行測定；，且易準(zhǔn)確進(jìn)行測定； 二是煤樣在鉆孔中的解吸條件與在

18、空氣中大致相同，無泥漿二是煤樣在鉆孔中的解吸條件與在空氣中大致相同，無泥漿和泥漿壓力的影響。和泥漿壓力的影響。煤煤樣樣解吸隨時(shí)解吸隨時(shí)間間變化變化規(guī)規(guī)律律式中式中 q-q-在解析時(shí)間為在解析時(shí)間為t t時(shí)煤樣的解析瓦斯速度時(shí)煤樣的解析瓦斯速度ml/g.min ml/g.min ； q q1 1-t=1min-t=1min時(shí)煤樣瓦斯解析速度，時(shí)煤樣瓦斯解析速度，ml/gml/g. .minmin；k-k-解析速度隨時(shí)間的衰減系數(shù)；解析速度隨時(shí)間的衰減系數(shù)；1q = q t-k在解析時(shí)間為t時(shí)累計(jì)的解析瓦斯量為：鉆孔見煤止煤樣測定解吸這段時(shí)間t0，損失的瓦斯量為：2q1Q =1 -k t1k式中式

19、中 Q Q2 2-煤樣瓦斯損失量，煤樣瓦斯損失量，ml/gml/g； t t0 0 - -煤樣解吸前的暴露時(shí)間，煤樣解吸前的暴露時(shí)間，minmin當(dāng)當(dāng)k k11時(shí)，無解，只適用于時(shí)，無解，只適用于k k11的情況。的情況。 現(xiàn)場解吸瓦斯量、殘現(xiàn)場解吸瓦斯量、殘存量計(jì)算與地勘解吸計(jì)算方法相同。存量計(jì)算與地勘解吸計(jì)算方法相同。2.2.2.2.4 4 井下煤層瓦斯含量測定方法井下煤層瓦斯含量測定方法鉆屑解吸法鉆屑解吸法(B)(B)中國礦業(yè)大學(xué)的俞啟香教授提出了一種新的鉆屑解吸中國礦業(yè)大學(xué)的俞啟香教授提出了一種新的鉆屑解吸 法，簡稱法，簡稱鉆屑解吸法鉆屑解吸法(B)(B)。和鉆屑解吸法。和鉆屑解吸法(

20、A)(A)相比，鉆屑解相比，鉆屑解 吸法吸法(B)(B)只是對只是對取樣時(shí)的鉆屑損失瓦斯量計(jì)算作了改進(jìn)，改取樣時(shí)的鉆屑損失瓦斯量計(jì)算作了改進(jìn)，改 進(jìn)后的方法適應(yīng)于進(jìn)后的方法適應(yīng)于所有煤層，無論突出煤還是非突出煤，所有煤層，無論突出煤還是非突出煤， 也無論煤樣粒度。也無論煤樣粒度。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 試用版本創(chuàng)建 損失損失量量計(jì)計(jì)算算公公式：式：式中式中r r0 0鉆屑開始解吸瓦斯時(shí)的解吸瓦斯速度；鉆屑開始解吸瓦斯時(shí)的解吸瓦斯速度； kk常數(shù)；常數(shù)； t t1 1煤樣從脫離煤體至開始解吸測定所用時(shí)間。煤樣從脫離煤體至開始解吸測定所用時(shí)間。2.2.2.2.5 5 井下煤

21、層瓦斯含量測定方法井下煤層瓦斯含量測定方法鉆屑解吸法鉆屑解吸法(C) (C) 無論是鉆屑解吸法無論是鉆屑解吸法A A或或B B，均要計(jì)算取樣損失量、殘存量，均要計(jì)算取樣損失量、殘存量這這 些測定在需要在專門的實(shí)驗(yàn)室完成，因此測定周期長。為些測定在需要在專門的實(shí)驗(yàn)室完成，因此測定周期長。為了實(shí)現(xiàn)井下煤層瓦斯含量快速測定，了實(shí)現(xiàn)井下煤層瓦斯含量快速測定， 撫順分院在撫順分院在 19931993 19951995年期間提出了一種新的鉆屑解吸法年期間提出了一種新的鉆屑解吸法鉆屑解吸法鉆屑解吸法(C)(C)， 研制了研制了WP-1WP-1型井下煤層瓦斯含量快速測定儀。型井下煤層瓦斯含量快速測定儀。PDF

22、 文件使用 pdfFactory Pro 試用版本創(chuàng)建 X a bV1計(jì)算計(jì)算公公式式：式中式中XX煤層瓦斯含量，煤層瓦斯含量，ml/gml/g； abab反映反映X X與與V1V1間牲常數(shù)，不同煤層值不同；間牲常數(shù)，不同煤層值不同； V V1 1煤樣從脫離煤體至開始解吸測定所用時(shí)間。煤樣從脫離煤體至開始解吸測定所用時(shí)間。2.2.2.2.6 6 煤層可解吸瓦斯含量測定煤層可解吸瓦斯含量測定 原理是根據(jù)煤的瓦斯解吸規(guī)律來補(bǔ)償采樣過程中損失的瓦原理是根據(jù)煤的瓦斯解吸規(guī)律來補(bǔ)償采樣過程中損失的瓦斯量。煤的可解吸瓦斯含量等于煤的原始含量與斯量。煤的可解吸瓦斯含量等于煤的原始含量與0.1MPa0.1MP

23、a瓦瓦 斯壓斯壓力下煤的殘存瓦斯含量之差，它的實(shí)際意義大致代表力下煤的殘存瓦斯含量之差，它的實(shí)際意義大致代表 煤在開采煤在開采過程中在井下可能泄出的瓦斯量。過程中在井下可能泄出的瓦斯量。測定步聚測定步聚(1)(1)采樣。采樣。用手持式壓風(fēng)鉆機(jī)垂直于新鮮暴露用手持式壓風(fēng)鉆機(jī)垂直于新鮮暴露 煤壁面打直徑約煤壁面打直徑約42mm42mm、深、深121215m15m的鉆孔，的鉆孔，每隔每隔2m2m取兩個(gè)煤樣，打鉆時(shí)使用中空螺旋鉆，取兩個(gè)煤樣，打鉆時(shí)使用中空螺旋鉆，1-2mm1-2mm粒度，記錄取樣時(shí)間粒度，記錄取樣時(shí)間t t1 1。(2)(2)瓦斯解吸量測定。瓦斯解吸量測定。 測定經(jīng)過相同時(shí)間測定經(jīng)過

24、相同時(shí)間t t1 1的的 瓦斯解吸量瓦斯解吸量q q1 1(3)(3)送樣過程中瓦斯解吸量。送樣過程中瓦斯解吸量。 將煤樣從樣品管中取出裝入將煤樣從樣品管中取出裝入 容積為容積為0.5L0.5L或或1L1L的塑料瓶，同時(shí)的塑料瓶，同時(shí)測定并記下測定地點(diǎn)空氣測定并記下測定地點(diǎn)空氣 中的瓦斯?jié)舛戎械耐咚節(jié)舛菴0C0；樣品送到試驗(yàn)室后開瓶前再一次；樣品送到試驗(yàn)室后開瓶前再一次測定瓶中瓦斯?jié)舛葴y定瓶中瓦斯?jié)舛菴 C。(4)(4)煤樣粉碎過程和粉碎后解吸的瓦斯量。煤樣粉碎過程和粉碎后解吸的瓦斯量。 打開煤樣瓶稱煤樣重量，并迅速放入密封粉碎罐中磨打開煤樣瓶稱煤樣重量，并迅速放入密封粉碎罐中磨202030m

25、in30min，同時(shí)收，同時(shí)收集粉碎過程中泄集粉碎過程中泄 出的瓦斯，直至無氣泡泄出為止，記錄泄出瓦斯體積出的瓦斯，直至無氣泡泄出為止，記錄泄出瓦斯體積Q Q3 3 。(5)(5)可解吸瓦斯量計(jì)算?？山馕咚沽坑?jì)算。 從煤體鉆取煤樣到煤樣裝入塑料瓶這從煤體鉆取煤樣到煤樣裝入塑料瓶這段時(shí)間煤樣所泄出的瓦斯量段時(shí)間煤樣所泄出的瓦斯量Q1Q1。它包括。它包括煤樣暴露時(shí)間為煤樣暴露時(shí)間為t t1 1時(shí)的損失瓦斯量和時(shí)間時(shí)的損失瓦斯量和時(shí)間 從從t t1 1到到2t 2t1 1實(shí)測的解吸量實(shí)測的解吸量q q。 煤樣煤樣在在塑料瓶中在運(yùn)塑料瓶中在運(yùn)送送期期間間泄出的瓦泄出的瓦斯斯量量Q Q2 2 煤樣煤樣

26、粉粉碎過程中和粉碎過程中和粉碎碎后釋放的瓦斯后釋放的瓦斯量量Q Q3 3直接測定得直接測定得出出2.3 2.3 煤層瓦斯含量間接測定方法煤層瓦斯含量間接測定方法2.3.2.3.1 1 根據(jù)瓦斯壓力和煤吸附等溫曲線確定瓦斯根據(jù)瓦斯壓力和煤吸附等溫曲線確定瓦斯含量含量式式中中XX純煤（煤中可燃質(zhì)）的瓦斯含量，純煤（煤中可燃質(zhì)）的瓦斯含量，m m3 3/t /t； pp煤層瓦斯壓力，煤層瓦斯壓力，MPaMPa； aa吸附常數(shù)，試驗(yàn)溫度下煤的極限吸附量，吸附常數(shù)，試驗(yàn)溫度下煤的極限吸附量，m m3 3/t /t；bb吸附常數(shù)，吸附常數(shù)，MPaMPa-1 -1； t ts s試驗(yàn)室作吸附試驗(yàn)的溫度，試驗(yàn)

27、室作吸附試驗(yàn)的溫度，； tt井下煤體溫度，井下煤體溫度，； MMadad煤中水分含量，煤中水分含量，%； nn系數(shù)，按下式確定：系數(shù)，按下式確定：K-K-煤的孔隙容積，煤的孔隙容積，m m3 3/t /t； k-k-甲烷壓縮系數(shù)。甲烷壓縮系數(shù)。( (可燃質(zhì)可燃質(zhì)) )甲烷甲烷壓壓縮縮系系數(shù)數(shù)k k壓壓力力(Mpa)(Mpa)溫溫度度( () )0 0101020203030404050500.10.11.001.001.041.041.081.081.121.121.161.161.201.201.01.00.970.971.021.021.061.061.101.101.141.141.18

28、1.182.02.00.950.951.001.001.041.041.081.081.121.121.161.163.03.00.920.920.970.971.021.021.061.061.101.101.141.144.04.00.900.900.950.951.001.001.041.041.081.081.121.125.05.00.870.870.930.930.980.981.021.021.061.061.111.116.06.00.850.850.900.900.950.951.001.001.051.051.101.107.07.00.830.830.880.880.93

29、0.930.980.981.041.041.091.09原煤瓦斯含量原煤瓦斯含量0X X 100 Aad M 100式中式中X X0 0原煤瓦斯含量，原煤瓦斯含量，m m3 3/t /t； A Aadad煤中灰份含量，煤中灰份含量，%； MMadad煤中水分含量，煤中水分含量，%。ad2.3.2.3.2 2 含量系數(shù)法含量系數(shù)法中國礦業(yè)大學(xué)周世寧提出中國礦業(yè)大學(xué)周世寧提出：式式中中XX煤層瓦斯含量，煤層瓦斯含量，m m3 3/t /t； pp煤層瓦斯壓力，煤層瓦斯壓力，MPaMPa；煤的瓦斯含量系數(shù)，煤的瓦斯含量系數(shù)， 測定步聚： (1)在掘進(jìn)巷道的新鮮暴露煤面，用煤電鉆打眼采煤樣，煤樣粒度為

30、0.10.2mm，重量為6075g，裝入密封罐。 (2)用井下鉆孔自然涌出的瓦斯作為瓦斯源，用特制的高壓打氣 筒，將鉆孔涌出的瓦斯打入密封罐內(nèi)。為了排除氣筒和罐內(nèi)殘存 的空氣，應(yīng)先用瓦斯清洗氣筒和煤樣罐數(shù)次，然后向煤樣正式注 入瓦斯。特制打氣筒打氣最高壓力達(dá)2.5MPa時(shí)，即可滿足測定含 量系數(shù)的要求。 (3)煤樣罐充氣達(dá)2.0MPa以上時(shí)，即關(guān)閉罐的閥門，然后送入試 驗(yàn)室在簡易測定裝置上測定調(diào)至不同平衡瓦斯壓力下煤樣所解吸 出的瓦斯量。最后按式求出平均的煤的瓦斯含量系數(shù)值。2.3.3 2.3.3 煤殘存瓦斯量推算煤層瓦斯含量煤殘存瓦斯量推算煤層瓦斯含量波蘭提出：波蘭提出： 在正常作業(yè)的掘進(jìn)工

31、作面，在煤壁暴露30min后，從煤層頂部和底 部各取一個(gè)煤樣，裝入密封罐，送入試驗(yàn)室測定煤的殘存瓦斯含量。 如工作面煤壁暴露時(shí)間已超過30min，則采樣時(shí)應(yīng)把工作面煤壁清除 0.20.3m深，再采煤樣。(1 (1) )當(dāng)當(dāng)實(shí)實(shí)測測煤煤的的殘殘存存量量小于小于3m3m3 3/t /t。(2 (2) )當(dāng)當(dāng)實(shí)實(shí)測測煤煤的的殘殘存存量量大于大于3m3m3 3/t /t。X 0 1.33XcX 0 2.05Xc 2.17X X0 0純煤原始瓦斯含量，純煤原始瓦斯含量，m m3 3/t /t； X Xc c實(shí)測煤的殘存瓦斯含量，實(shí)測煤的殘存瓦斯含量，m m3 3/t /t。三、煤層瓦斯壓力測定瓦斯壓力瓦

32、斯壓力：煤層中瓦斯所具有的氣體壓力(游離瓦斯)，p，單 位MPa或kgf/cm2。測定方法測定方法1. 1.直接測定法直接測定法被動(dòng)被動(dòng)測測壓壓法法主動(dòng)主動(dòng)測測壓壓法法上行孔上行孔 下行孔下行孔 平行孔平行孔幾幾幾幾種種種種封孔示意圖封孔示意圖封孔封孔示意圖示意圖幾種封孔方法幾種封孔方法2. 2.間間接接測測定定法法( (朗朗格格繆繆爾方爾方程程) )PDF 文件使用 pdfFactory Pro 試用版本創(chuàng)建 l 間接間接測測定定法法煤煤層層瓦瓦斯壓斯壓力誤力誤差差大大，但但井井下下操作簡操作簡單，單，測測定定時(shí)時(shí)間間短。短。l 直接直接測測壓壓煤煤層層瓦瓦斯斯壓力壓力誤差誤差小小，井井下下

33、封封孔孔困難，困難， 測定測定周周期期長。長。四、瓦斯放散初速度測定測定步聚測定步聚 (1)(1)采樣采樣：新鮮煤壁新鮮煤壁250g250g，無煙，無煙 煤煤2-3mm2-3mm，其它煤種，其它煤種0.25- 0.5mm0.25- 0.5mm，3.5g3.5g各二個(gè)，裝入。各二個(gè)，裝入。 (2)(2)煤樣脫氣：煤樣脫氣：真空抽真空抽1.5h1.5h。 (3)(3)煤樣充氣：煤樣充氣：1 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，充標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，充CHCH4 4 1.5h1.5h。 (4)(4)測定瓦斯放散初速度：測定瓦斯放散初速度： p p測定裝置測定裝置 1 1玻璃杯；玻璃杯；2 2水銀壓力計(jì)；水銀壓力計(jì)；3 3標(biāo)尺

34、；標(biāo)尺；4 4、5 5管口；管口；6 6玻璃玻璃 球形腔；球形腔；7 7玻璃管；玻璃管；8 8玻璃塞玻璃塞9 9套管；套管；1010開關(guān)開關(guān)(5)(5) 開動(dòng)真空泵對儀器管道死空間進(jìn)行脫氣，使開動(dòng)真空泵對儀器管道死空間進(jìn)行脫氣，使U U型管泵真型管泵真空計(jì)空計(jì) 兩端泵面相平。兩端泵面相平。(6)(6) 停止真空泵，關(guān)閉儀器死空間通往真空泵的閥門，打開停止真空泵，關(guān)閉儀器死空間通往真空泵的閥門，打開試樣試樣 瓶的閥門，使煤樣與儀器被抽空的死空間相連并同瓶的閥門，使煤樣與儀器被抽空的死空間相連并同時(shí)啟動(dòng)秒時(shí)啟動(dòng)秒 表計(jì)時(shí)，表計(jì)時(shí)，10s10s時(shí)關(guān)閉閥門，讀出汞柱計(jì)兩端汞時(shí)關(guān)閉閥門，讀出汞柱計(jì)兩端汞

35、柱差柱差P P1 1(mm)(mm)， 45s45s時(shí)再打開閥門，時(shí)再打開閥門，60s60s時(shí)關(guān)閉閥門，再一時(shí)關(guān)閉閥門，再一次讀出汞柱計(jì)兩端次讀出汞柱計(jì)兩端 汞柱差汞柱差P P2 2(mm)(mm)。(7)(7) 瓦斯放散初速度瓦斯放散初速度P=PP=P2 2-P-P1 1，同一煤樣的兩個(gè)試樣測出的，同一煤樣的兩個(gè)試樣測出的P P值之差不應(yīng)大于值之差不應(yīng)大于1 1，否則需要重新測定。，否則需要重新測定。五、煤的堅(jiān)固性系數(shù)f值測定(1) (1) 在煤層厚度的上、下部各采集直徑為在煤層厚度的上、下部各采集直徑為100mm100mm煤兩塊，重量約煤兩塊，重量約1.51.52.0kg2.0kg，用塑料

36、袋密封，作好標(biāo)記送實(shí)驗(yàn)室。，用塑料袋密封，作好標(biāo)記送實(shí)驗(yàn)室。(2) (2) 將井下煤樣用手工破碎成將井下煤樣用手工破碎成202030mm30mm粒度的煤樣，分成粒度的煤樣，分成50g50g一一份，每份，每5 5份為一組份為一組(250g)(250g)，共需，共需3 3組組(750g)(750g)。(3) (3) 將每份煤樣放入搗碎筒內(nèi)后，把將每份煤樣放入搗碎筒內(nèi)后，把2.4kg2.4kg的重錘提高到的重錘提高到600mm600mm高高度度 并使之自由落體，每份煤樣落錘沖擊并使之自由落體，每份煤樣落錘沖擊3 3次。次。(4) (4) 每組煤樣搗碎后，經(jīng)過篩分，把粒度為每組煤樣搗碎后，經(jīng)過篩分，把

37、粒度為0.5mm0.5mm以下的粉煤倒入以下的粉煤倒入計(jì)計(jì) 量筒內(nèi)，輕輕敲打使之密實(shí)，插入具有刻度的活塞尺，量出量筒內(nèi)，輕輕敲打使之密實(shí)，插入具有刻度的活塞尺，量出粉煤粉煤 高度高度( (即粉末在計(jì)量桶內(nèi)的實(shí)際高度，讀至毫米即粉末在計(jì)量桶內(nèi)的實(shí)際高度，讀至毫米) )。7660090662023160175f f 值測筒及落值測筒及落錘錘 當(dāng)當(dāng)l 30mm時(shí)，沖時(shí)，沖擊次擊次數(shù)數(shù)n n，即，即為為3 3次次，按按以以上步驟繼續(xù)進(jìn)行其它上步驟繼續(xù)進(jìn)行其它各各組組測測定定; ;當(dāng)當(dāng) l 30mm 時(shí)，第時(shí)，第一組一組試樣做廢，每份試試樣做廢，每份試樣樣沖擊次數(shù)沖擊次數(shù)n n改為改為5 5次，按以次，

38、按以上上步驟進(jìn)行沖步驟進(jìn)行沖擊、篩擊、篩分分 和測量，仍和測量，仍以以5 5份作為一份作為一組組，測定，測定煤粉高度。煤粉高度。（5 5）按下按下式式計(jì)算每組煤的計(jì)算每組煤的堅(jiān)堅(jiān)固性系數(shù)固性系數(shù)f f值值: :f= 20n / l式式中中f f為煤的堅(jiān)固為煤的堅(jiān)固性性系數(shù)系數(shù)； n n每份試每份試樣樣的的沖沖擊擊次數(shù)，次次數(shù)，次； l l每組試每組試樣樣篩下篩下粉粉煤計(jì)量高度煤計(jì)量高度，m m；（6 6）3 3組煤所組煤所測測f f值值的的算術(shù)算術(shù)平平均值即為測均值即為測定地點(diǎn)煤樣的堅(jiān)固性系數(shù)。定地點(diǎn)煤樣的堅(jiān)固性系數(shù)。六、煤層透氣性系數(shù)測定 煤是一種多孔介質(zhì)，在一定的壓力梯度下，氣體煤是一種多

39、孔介質(zhì)，在一定的壓力梯度下，氣體和液體可和液體可 以在煤體中流動(dòng)。煤層透氣性是煤層對瓦以在煤體中流動(dòng)。煤層透氣性是煤層對瓦斯流動(dòng)的阻力，通斯流動(dòng)的阻力，通 常用透氣性系數(shù)來表示。透氣性常用透氣性系數(shù)來表示。透氣性系數(shù)越大，瓦斯在煤層中流系數(shù)越大，瓦斯在煤層中流 動(dòng)越容易。煤層透氣性動(dòng)越容易。煤層透氣性系數(shù)系數(shù) 在我國普遍用的單位是在我國普遍用的單位是 m m2 2/Mpa/Mpa2 2.d .d，其物理意義，其物理意義是在是在1 1米長的煤體上，當(dāng)壓力平方差米長的煤體上，當(dāng)壓力平方差 為為1 Mpa1 Mpa2 2時(shí)，通時(shí)，通過過1m1m2 2煤層斷面，每日流過的瓦斯立方米數(shù)。煤層斷面，每日流

40、過的瓦斯立方米數(shù)。 1m1m2 2/Mpa/Mpa2 2.d .d相當(dāng)于相當(dāng)于0.025mD(0.025mD(毫達(dá)西毫達(dá)西) )。K K計(jì)算公式計(jì)算公式( (徑向穩(wěn)定流徑向穩(wěn)定流) )式中式中K-K-煤樣的透氣性系數(shù)，煤樣的透氣性系數(shù)，D(D(達(dá)西達(dá)西) )；-在試驗(yàn)溫度條件下，瓦斯的絕對粘度，在試驗(yàn)溫度條件下，瓦斯的絕對粘度，1010-3 -3PaSPaS；P P1 1、P P2 2-煤樣瓦斯入口和出口端的瓦斯壓力，煤樣瓦斯入口和出口端的瓦斯壓力，MpaMpa； Pa-Pa-大氣壓力，大氣壓力，0.1Mp0.1Mp；Q-Q-瓦斯流量，瓦斯流量，cmcm3 3/s/s；L-L-煤樣長度，煤樣長度，cmcm；F-F-煤樣斷面積，煤樣斷面積，cmcm2 2；PDF 文件使用 pdfFactory Pro 試用版本創(chuàng)建 測定方法測定方法(1)(1)打鉆測定煤層瓦斯壓力。打鉆測定煤層瓦斯壓力。 (2)(2)卸壓測定鉆孔瓦斯流量。卸壓測定鉆孔瓦斯流量。 (3)(3)測定煤層瓦斯含量系數(shù)。測定煤層瓦斯含量系數(shù)。 (4)(4)煤層透氣性系數(shù)計(jì)算方法煤層透氣性系數(shù)計(jì)算方法( (徑向非穩(wěn)定流徑向非穩(wěn)定流) ) 中國礦業(yè)大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用相似模擬試驗(yàn)方法進(jìn)行