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1、瓦斯参数测试1煤层瓦斯压力测定 瓦斯压力： 煤层中瓦斯所具有的气体压力(游离瓦斯)，p，单位MPa。 煤层原始瓦斯压力： 当煤层未受采动影响而处于原始赋存状态时，煤中平衡瓦斯压力称之为煤层原始瓦斯压力，其物理单位为MPa。煤层残存瓦斯压力： 当煤层受采动影响涌出一部分瓦斯后，此时煤层中残留瓦斯的压力大小称之为煤层残存瓦斯压力，单位为MPa。煤层的残存瓦斯压力总小于原始瓦斯压力。1.1 间接法测定瓦斯压力1.1.1根据煤层瓦斯涌出量间接推测瓦斯压力1.1.2根据煤层原始瓦斯合量测定瓦斯压力 这一方法是利用特制的密闭钻头从煤体内部预定测量瓦斯压力的地点，采取煤样。然后将煤样中的瓦斯全部抽出，则可根
2、据煤样的重量或体积和总的抽出瓦斯量求出单位重量或体积的瓦斯量，再按瓦斯容量曲线或瓦斯含量计算公式求出其瓦斯压力。式中 X纯煤（煤中可燃质）的瓦斯含量，m3/t； p煤层瓦斯压力，MPa；a吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量，m3/t；b吸附常数，MPa-1；ts试验室作吸附试验的温度，；t井下煤体温度，；Mad煤中水分含量，%；优点：井下操作少，且可适用于煤层 测压；缺点：室内工作量大，且煤样经过反复吸收和放散后，瓦斯在煤体结构上恐有所变化。1.1.3用煤样在实验室测定瓦斯压力 这一方法是采用在井下采集需要测压地点的煤祥，放入密封的铁罐中，罐中充满水，并装有压力表，利用水的不可压缩性，当煤样中
3、瓦斯排出时，则罐中压力提高并通过压力表显示出来，而压力表显示的压力认为即是测定地点的瓦斯压力。1.1.4按照测压地点的深度估计瓦斯压力 1020040060080010001.2直接测定煤层瓦斯压力 直接法测定瓦斯压力概念：由岩层巷道或煤层巷道中向预定测量瓦斯压力的地点，用钻机打一钻孔然后从钻孔中引出一条管子及测压装置再将钻孔严密封闭堵塞，用压力表和引出的管子或测压装置相连，从而测出煤层中的瓦斯压力。（1）测压地点选择要求a、 同一地点应打两个测压钻孔，钻孔口距离应在其相互影响范围外，其见煤点的距离除石门测压外应不小于20 m。石门揭煤瓦斯压力测定按防治煤与瓦斯突出规定的有关规定进行。b、除在
4、煤巷中测定本煤层瓦斯压力外，测定地点应选择在石门或岩巷中。c、钻孔应避开地质构造裂隙带、巷道的卸压圈和采动影响范围。d、测定煤层原始瓦斯压力的见煤点应避开地质构造裂隙带、巷道、采动及抽放等的影响范围。e、选择瓦斯压力测定地点应保证有足够的封孔深度。f、瓦斯压力测定地点宜选择在进风系统，行人少且便于安设保护栅栏的地方。g、通风、通水、通电，以满足打钻需求。（2）测压方法的选择a、测压处岩石坚硬、少裂隙，可采用黄泥、水泥封孔测压法。b、在松软岩层及煤巷中测定煤层的瓦斯压力时： 钻孔长度15m时应采用胶囊一密封粘液封孔测压法； 钻孔长度15m时应采用注浆封孔测压法。c、竖井揭煤可采用注浆封孔测压法。
5、d、测定邻近煤层的瓦斯压力或煤层群分层测压应采用注浆封孔测压法。e、测压时间充足时，宜采用被动测压法。 测压时间较短时，应采用主动测压法。（3）钻孔施工要求a、钻孔的开孔位置应选在岩石(煤壁)完整的位置。b、钻孔施工应保证钻孔平直、孔形完整，穿层测压钻孔宜穿煤层全厚。c、钻孔施工好后，应立即清洗钻孔，保证钻孔畅通。d、在钻孔施工中应准确记录钻孔方位、倾角、长度、钻孔开始见煤长度及钻孔在煤层中长度，钻孔开钻时间、见煤时间及钻毕时间。测压孔水泥浆煤层测压管注浆管木塞阀压力表封孔长度1015m80mm120mm80mm200mm120mm10mm小孔4分管外螺纹2000mm1500mm4分测压管外套
6、10mm厚、70mm圆形挡板，焊接牢固钻孔封孔e、钻孔施工完后应在24 h内完成封孔工作。f、封孔前的准备工作:按选用的封孔方法准备好封孔材料、仪表、工具等。检查测压管是否通畅及其与压力表联接的气密性。钻孔为下向孔时应将钻孔水排除。g、封孔深度要求: 封孔深度应超过钻孔施工地点巷道的影响范围,并满足以下要求:黄泥、水泥封孔测压法的封孔深度应不小于5 m；胶囊一密封粘液封孔测定本煤层瓦斯压力的封孔深度应不小于10 m; 注浆封孔测压法的封孔深度不小于12m，煤层群分层测压时则应封堵至被测煤层在钻孔侧的顶板或底板;应尽可能加长测压钻孔的封孔深度。 本煤层测压孔封孔应保证其测压气室长不小于1.5 m
7、，穿层测压孔的封孔不宜超过被测煤层在钻孔侧的顶板或底板。直接测定法与间接测定法的比较：直接测定法：避免了间接测定法测定许多参数时的测量误差。煤样在采取过程中难免有部分瓦斯散失，需建立补偿瓦斯损失量的方法间接测定：煤样不需要密封，采样方法简单。需要实测煤层瓦斯压力，且各种测量误差会叠加到最终结果中去。2煤层瓦斯含量测定煤层瓦斯含量是煤层的基本瓦斯参数，是计算瓦斯蕴藏量、预测瓦斯涌出量的重要依据。煤层未受采动影响时的瓦斯含量称为原始瓦斯含量，如果煤层受到采动影响，已经排放出部分瓦斯，则剩余在煤层中的瓦斯含量称为残存瓦斯含量。煤层瓦斯含量包含两部分，即游离的瓦斯量和煤体吸附的瓦斯量。测定方法分为直接
8、测定法和间接测定法两类。根据应用范围又可分为地质勘探钻孔法和井下测定法两类。1直接测定法就是直接从采取的煤样中抽出瓦斯，测定瓦斯的成分和含量。目前，主要采用解吸法测定。2煤层瓦斯含量间接测定方法是根据煤层瓦斯压力和煤的吸附等温线确定煤的瓦斯含量 。瓦斯含量定义：煤层瓦斯含量：单位质量或体积的煤中所含有的瓦斯量，单位是m3/t或m3/m3a.原始瓦斯含量：煤层未受采动影响时的瓦斯含量b.残存瓦斯含量：煤层受到采动影响，已经排放出部分瓦斯，则剩余在煤层中的瓦斯含量c. 可解吸瓦斯含量2.1煤层瓦斯含量及其计算 实际上，由于煤层瓦斯含量包括游离瓦斯含量和吸附瓦斯含量；因此，在计其中，一般应分别进行计
9、算： 2.1.1煤的游离瓦斯含量 一般情况下，煤的游离瓦斯含量是按气体状态方程（马略特定律）进行计算。即a、煤的吸附瓦斯含量 目前一般按朗缪尔(Langmuir)方程计算，在计算中同时应考虑煤中水分、可燃物百分比以及温度的影响；因此，煤的吸附瓦斯量为： b、煤的瓦斯含量 根据上述可知，煤的瓦斯含量等于游离瓦斯含量与吸附瓦斯含量之和。故而有：2.1.2煤层瓦斯含量主要决定因素a、煤的变质程度：煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大。当其它条件相同，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量就越大。 b、煤层围岩性质：围岩致密完整、不透气时，煤层瓦斯易于保存；反之，煤层瓦斯易于逸散。 c、煤层赋存条件：煤层有露头
10、瓦斯易于排放，无露头瓦斯易于保存；对同一煤层，瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量随深度加大而增大；在其它条件相同，同一开采深度上，煤层倾角越小，煤层所含瓦斯越多。d、地质构造：开放性构造是煤层有利于瓦斯的放散，因此开放性构造发育的煤层，瓦斯含量就小；封闭性构造，阻断瓦斯放散通道，相应煤层瓦斯含量大。e、地层的地质史：煤的形成过程中，经历了漫长的地质年代，期间地层的隆起或凹陷，覆盖地层加厚或剥蚀，陆相海相的交替变化，遭受地质构造运动破坏影响等f、水文地质条件：地下水交换活跃地区，水能从煤层中带走大量瓦斯，从而使煤层瓦斯含量明显减少。 2.1.3解吸法测定瓦斯含量瓦斯含量Q煤样进入煤样罐前的损失瓦斯含量
11、Q1在现场解吸的瓦斯量Q2实验室测定的残存瓦斯含量Q3测定步骤：a、瓦斯解吸规律测定 b、损失瓦斯量计算 c、试验室煤样脱气及气体成分分析 d、煤层瓦斯含量计算2.2残存瓦斯含量的直接测定(1)取样。采取新鲜煤芯或碎煤约200g，装入特制密封容器（真空罐）中加以密封。(2)试验室脱气与气体分析。试样送到试验室后脱气，加热至95度真空抽出气体进行色谱分析。 (3)煤样粉碎。煤样脱气结束后，打开真空罐取出煤样，放进密封球磨罐进行粉碎。要求粉碎后煤样绝大部分（80%以上）的粒度在0.25mm以下。(4)粉碎后脱气与气体分析。将装有已粉碎煤样的密封球磨罐进行加热和真空脱气，方法同步骤（2），直到基本上
12、无气体解吸为止。(5)煤样称重与工业分析。(6)煤中残存瓦斯量计算。根据2个阶段脱气的气体分析结果中的氧含量，扣除混入的空气成份，即换算出了无空气基的煤层气体成分，再根据两次脱气抽出的气体体积和成份、煤样重量和煤质分析结果，就很容易算出单位重量煤（或可燃质）中含有的瓦斯量，即煤的残存瓦斯含量。2.2.1地勘期间煤层瓦斯含量测定方法(解吸法)解吸法是把钻孔专用仪器采样改为用普通岩芯管在孔底取煤芯，利用密封罐在煤芯提升到孔口时采样。这样做的结果，既减少了钻孔采样的困难，又不影响正常钻进。该法自1973年起在美国得到了广泛的应用，抚顺分院在19781981年期间在我国一些煤田进行了工业试验，完善了测
13、定中所用的成套仪器和工具，已使之标准化。 测定步骤(1)采样。用普通煤芯管采取煤芯，当煤芯升到地表之后，选取煤样约300400g，立即放进密封罐中密封，在采样过程中，测定提升煤芯和煤样在空气中的暴露时间。(2)瓦斯解吸规律测定。测定进行2h后，把煤样送到试验室进行脱气和气体分析。 (3)损失瓦斯量计算。测定进行2h后，把煤样送到试验室进行脱气和气体分析。煤样解吸测定前损失的瓦斯量取决于煤芯在孔内和空气中的暴露时间和煤样瓦斯解吸规律。试验和理论分析结果表明，煤样在刚开始暴露的一段时间内，累计解吸的瓦斯量与煤样解吸时间的平方根成正比例，即：式中 Vz煤样自暴露时起到解吸测定进行时间为t时的瓦斯总解
14、吸体积，ml； t0煤样在解吸测定前的暴露时间，min；t1提钻时间，据经验煤样在钻孔的暴露时间取为，min； t2解吸测定前煤样在地面的暴露时间，min； t煤样解吸测定的时间，min； k比例常数，。解吸测定测出的瓦斯解吸量V仅为煤样总解吸量Vz的一部分，仅是t0到t那部分解吸量，解吸测定前煤样在暴露时间t0时已损失的瓦斯量 由此从现场应用该法的来看，损失瓦量量占煤样总瓦斯量的10%50%。应尽量减少煤样的暴露时间，尽量选取较大粒度的煤样，以减小瓦斯损失量在煤样总瓦斯量中所占的比重。(4)试验室煤样脱气及气体成分分析。经过解吸测定结束后的煤样，在密封状态下应尽快送到试验室进行加热（95）真空脱气，脱气完后将煤样粉碎，再进行一次脱气，最后进行气体组分分析。脱气、粉碎和气体分析方法与测残存瓦斯含量时相同。(5)瓦斯含量计算。X0煤样的原始瓦斯含量，ml/g;V1煤样解吸测定中累计解吸出的瓦斯体积，ml；V2失算出的瓦斯损失量，ml；V3煤样粉碎前的脱出量，ml；V4煤样粉碎后的脱出量，ml；G煤样重量，g；2.2.2井下煤层瓦斯含量测定方法钻屑解吸法(A)抚顺分院在19801981年期间，研究提出了钻屑解吸法测定煤层瓦斯含量的方法。方法的原理与地勘钻孔所用解吸法相同。与在地勘钻孔中应用相比，该法在井下煤层钻孔应用的明显优点：一是煤样暴露时间短，一般为35min，且易
