煤层瓦斯参数及其测定方法课件.pptx

煤层主要瓦斯参数及其测定方法俞启香 (教授 、 博导、国家安全生产专家）中国矿业大学国家煤矿瓦斯治理工程研究中心主要内容1.煤层瓦斯含量及其测定2.煤层瓦斯压力及其测定3.煤层的透气性及其测算1、煤层瓦斯含量及其测定 1.1 煤层瓦斯含量释义 煤层瓦斯含量是指在天然条件下,单位质量或体积的煤体中所含的瓦斯量(m3/t煤或m3/m3煤)。煤层瓦斯含量是煤矿开采和煤矿安全生产中的一项重要基本参数，可用于矿井、采区和工作面瓦斯涌出量预测、确定矿井瓦斯等级、通风设计、产量配产、瓦斯储量计算、瓦斯抽放和利用以及煤与瓦斯突出危险性鉴定等方面。 煤层瓦斯含量的大小决定于成煤过程中生成的瓦斯量和煤层及围岩保存瓦斯的条件。煤层瓦斯含量的确定方法有测定法和计算法。计算法如下: 煤层瓦斯含量（m3标/t煤）等于煤的吸附瓦斯量xx与游离瓦斯量xy之和。 X=xx+xy xx=〔en(t0-t)〕〔1/（1+0.31W）〕〔(100-A-W）/100〕 abp/（1+bp） xy=VT0p/Tp0ξ 式中, t0、t分别为测定吸附常数时的实验温度和煤层瓦斯的温度oC; n 为系数，按下式确定：n=0.02/(0.993+0.07p) ; W、A 分别为煤的水分和灰分,%; a、b为煤的吸附常数，其单位分别为m3/t，MPa-1; p、ξ分别为煤层的瓦斯压力(MPa)和瓦斯压缩系数; V、T =273+t 分别为吨煤的孔隙容积(m3/t煤)和煤层瓦斯的温度； T0、p0 分别为标准状况下的绝对温度(273K)和压力(0.101325MPa)1.2 煤层瓦斯含量测定 目前，我国普遍采用的煤层瓦斯含量测定方法有三类：地勘解吸法，间接法和井下解吸法。现分述如下。　（1）地勘解吸法 这是一种煤田地质勘探和煤层瓦斯地面开发时最常用的煤层瓦斯含量测定方法。地勘解吸法在我国煤田地质勘探部门得到了广泛的推广应用，并一直沿用至今。 1000）800ml600解吸瓦斯量（4002000.5（t+t）00020406080100120-200）ml-400-600漏失瓦斯量（-800-1000　地勘解吸法测定煤层瓦斯含量的基本原理及依据为： ①煤层原始瓦斯含量X0由取芯过程煤样漏失瓦斯量V1、地面解吸瓦斯测定量V2和残存瓦斯量V3构成,X0= V1+ V2+ V3； ②在一定时间内，煤图1.2.1 瓦斯漏失量V1--计算图样在地面的解吸瓦斯量与解吸时间之间遵循V2-（t0+t）0.5关系； ③煤芯提至钻孔深度的一半时开始解吸瓦斯； ④取芯过程中煤样瓦斯漏失量可按V1-- （t0+t）0.5推算，见图。压紧螺丝螺旋夹垫圈罐盖胶垫∮67量管吸气球150温度计排气管罐体穿刺针头水槽弹簧夹密封罐弹簧夹密封灌放水管煤心瓦斯解析仪 ⑤煤芯在地面的解吸瓦斯量V2由煤芯瓦斯解吸仪测得图 1.2.2 煤芯瓦斯解吸仪示意图 ⑥残存瓦斯量V3由真空脱气测定装置（见图）测得。87691115141341231051218191716⒈超级恒温器 ⒉密封罐 ⒊穿刺针头 ⒋滤尘器 ⒌集水瓶 ⒍冷却管 ⒎水银真空计 ⒏隔水瓶 ⒐吸水管 ⒑排水瓶 ⒒吸气瓶 ⒓真空瓶 ⒔大量管 ⒕小量管 ⒖取气支管 ⒗水准瓶 ⒘干燥管 ⒙分隔球 ⒚真空泵 A 螺旋夹 B、C、D、E、F单向活塞 G、H、I、J、K三通活塞L、N120°三通活塞 图1.2.3 真空脱气测定装置示意图 从地勘解吸法十年多来的应用情况统计分析结果看[9]，和早期采用的密闭罐法、集气法相比，地勘解吸法煤层瓦斯含量测值成功率和可靠性都有较大幅度的提高，但测值仍有较大的误差：孔深小于500m时，地勘瓦斯含量有约70%的测值偏低15～25%，20%的测值偏高10～15%，整体测值偏低约10～15%；煤层埋深大于500m，特别是达到800m以上时，普遍具有测值偏低程度随孔深增加而加大的趋势，有85%以上的测值低30～40%，最高达到50%以上，只有不足8%的测值偏高5～10%。 地勘解吸法含量测值普遍偏低的主要原因在于煤样漏失瓦斯量估算不尽合理，具体表现在两个方面： 其一，煤芯在泥浆介质中的瓦斯解吸与煤层原始瓦斯压力、上覆泥浆压力有关，人为地将煤芯在钻孔中开始解吸瓦斯的时间固定为煤芯提至钻孔深度的一半，是不合理的； 其二，煤芯在钻孔中的瓦斯解吸是在泥浆介质中完成的，而煤样在地面的瓦斯解吸是在空气介质中进行的，两者的介质环境及介质压力条件差异较大，用煤样在地面的瓦斯解吸规律推算提钻过程中的煤样漏失瓦斯量缺乏充分的依据。这两点我们已完成了改善研究。泥浆介质中取芯过程煤的瓦斯解吸规律及应用研究（3）泥浆介质中取芯煤芯瓦斯解吸过程模拟（B）模拟装置1－复合真空计　2－真空泵　 3－真空管系　4－真空硅管　5－玻璃三通