煤层瓦斯含量直接测定方法总结计划.docx

煤层瓦斯含量直接测定方法 国内外概况 直接测定煤层瓦斯含量方法最初是由法国贝尔塔等人在 1970 年提出，主要 用来估算井下水平钻孔煤芯的含气量。 1973 年美国矿业局将贝尔塔方法进行了改进，用于地面垂直钻井取芯的瓦斯含量测定，并规范采样操作过程。因此，该方法又称为美国矿业局直接法，并得到推广应用。 国内直接法测定煤层瓦斯含量技术方法沿用了美国矿业局直接法， 采用了真空残余脱气方法（沈阳分院） ，但带来不可控的漏气误差。重庆分院研发人员在实验室内进行了 1000 多组不同粒径与吸附平衡压力的煤样瓦斯解吸规律实验， 得到了煤样破坏类型与解吸特征， 开发了 DGC型瓦斯含量直接测定装置， 见图 1。 但对含水煤样的瓦斯解吸规律缺乏深入的实验研究。 图 1 重庆分院 DGC 型瓦斯含量直接测定装置 2010～2012 年中国矿业大学在做淮南矿区瓦斯项目时，通过大量现场解吸 实验，得到原始煤层水分条件下的钻孔煤屑瓦斯解吸 2 小时以内的规律， 创立了 全钻孔全煤芯取样解吸瓦斯实验技术，用于直接测定煤层瓦斯含量和瓦斯压力， 见图 2。 图 2 中国矿业大学瓦斯含量直接测定装置与在线分析气体成分分析系统 测定方法 煤层瓦斯含量直接测定法依据国家标准 GB/T 23250-2009 煤层瓦斯含量井 下直接测定方法。直接、准确测定煤层瓦斯含量，用于矿井采掘部署、开拓延伸 设计、煤层瓦斯赋存规律、瓦斯涌出量预测、瓦斯抽采效果评价、煤层气资源评 价、突出危险性区域预测及区域验证等方面。 煤层瓦斯含量直接测定法中瓦斯含量由 5 部分组成：煤样损失瓦斯量 X0、 井下解吸瓦斯量 X1、煤样粉碎前解吸瓦斯量 X2、煤样粉碎后解吸瓦斯量 X3、大 气压下不可解吸瓦斯量 X4 。 煤样损失瓦斯量为煤体暴露至装入煤样罐损失的解吸瓦斯量。 不可解吸瓦斯量为大气压下煤样粉碎后仍残存在煤体中的瓦斯量， 常压下不 可解，对突出没有贡献，也无法抽采利用。 2.2.1 煤样损失瓦斯量 Q0 重庆分院采用测定煤样初始解吸速度、 损失时间，采用瓦斯解吸速度模型推 算得到 。 中国矿业大学根据原始煤层水分条件下的钻孔煤屑瓦斯解吸规律，采用 30～60 分钟的解吸量、损失时间，应用瓦斯解吸量模型推算得到，单位煤重的 解吸瓦斯量 X0=Q0 /G。有效地消除了速度误差。 解吸时间 2 小时以内的解吸实验 方程为： Q q 0 ln(1 t ) Q t Q Q 0 式中： Q —t 时刻的实际瓦斯解吸量， Q Qt Q0 ， cm3 ； Qt —t 时刻的井下测定的瓦斯解吸量， cm3 ； Q0 —井下损失瓦斯量， cm3 ； t —瓦斯解吸时间， t t1 t0 ， min ； t0 —损失时间（煤样暴露时间） ， min ； t1 —测定时间， min ； G—解吸煤样重量， g。 瓦斯解吸速度方程为： dQ q0 qt 1 t dt qt — t 时刻的瓦斯解吸速度， cm3 / min ； q0 — t 0时的初始瓦斯解吸速度， cm3 / min ； 煤的损失瓦斯量也可以用 Excel表的做图和数据处理程序得到。 2.2.2 井下解吸瓦斯量 Q1 采用排水集气法测定瓦斯量。采取的煤样装入煤样罐后，将煤样罐与水量 筒连接好，每隔每隔 1 分钟记录量管重量读数及测定时间， 连续观测 30～60min或解吸量小于 1g(cm3/min) ，将观测结果填写到记录表中，得到井下解吸瓦斯量 Q1 。 单位煤重的解吸瓦斯量 X1=Q1 /G。 2.2.3 煤样粉碎前解吸瓦斯量 Q2 采用排水集气法测定瓦斯量。 井下送交地面实验室的煤样罐检查气密性确认不漏气后，将煤样罐的出气口用胶管连接到量筒的进气口， 打开煤样罐阀门和秒表，每隔 1 分钟记录排水的体积 (cm3)和时刻（ min ）。连续观察记录 30～60min 左右，当煤样罐的出气量小于 2 cm3/min 时，得到煤样粉碎前解吸瓦斯量 Q2 。单 位煤重的粉碎前解吸瓦斯量 X2 =Q2 /G。 2.2.4 煤样粉碎时的解吸瓦斯量 Q3 采用排水集气法测定瓦斯量。当煤样罐的出气量小于 1 cm3/min 时，快速打 开煤样罐盖，取出煤样 200g 称重 ,精确到，装入粉碎机的容器内。将容器放在粉碎机上，盖上粉碎机的盖子，并拧紧压盖。 将粉碎机的出气胶管与水瓶的进气口连接好。 记录初始水瓶读数。 打开粉碎 机的开关和秒表，粉碎 3～5 分钟，每隔 5 分钟读数，记录排水的体积 (cm3)和 时刻（ min）。直至解吸停止。得到煤样粉碎后解吸瓦斯量 Q3 。单位煤重的粉碎后解吸瓦斯量 X3 =Q3 /200。 2.2.5 不可解吸瓦斯量 X 4 大气压下煤样不可解吸瓦斯含量，一般采用等温吸附试