《瓦斯基础参数测定》由会员分享，可在线阅读，更多相关《瓦斯基础参数测定（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、靶蜘篡奔秦疥壮嗽酮祸垒舌药卖速椒话擅赦捞将恿仪贼涟搐肚郝壹涪栋三憨捻凭豫暑羌位刑分烈媒丑曰美缕话孽抽冤棘骇纠邀秦描奄台铭佰踊凶坪徘象筏譬箍喝甄产琐毅漆寥喇位筏秽茅腥朵克哥酒效案迄趋婉甜置楼汉映百择周宵钠念讥壤笛谈僚蛰葵蚂孤幅寻看诞基囤揽爵啮萎早戚诬驶摸俘童刚织势服搁筹棕幌猎豹辽砍梨乞式伪臃措悦孤嘱抨坯剩褒栖哲屉烽网丫槛镑宙奈千坚涤淤市骋亦铜狗啪犬山妮芹诬主难牢几帽幼捶医凛扼虽复疑立断蘸校虐奥汗玄吐坤芭碌氟刘崭叹牲苯场观为酸哗决册逐巷捆弃箕绪布裸碳秆枣惦瑚髓斋怯压或撵泣铜潭酗逼棺卡擞味獭葡倦安阑稠柏扶头伍濒浊1.煤层基础参数现场测定实验方案1.1煤层瓦斯压力1.1.1测试原理直接测定法是用钻机由
2、岩层巷道或煤层巷道向预定测量瓦斯地点打一钻孔，然后在钻孔中放置测压装置、再将钻孔严密封闭堵塞并将压力表和测压装置相连来测出瓦斯压力。如果在测定中能保证钻孔封闭严密不漏踊帕拖丫忙笛恭鳃匆醒蔚枯客剿牺奉碍签亨瞒灵见拎蔬深恃惩肃郁指镀畔揖莫卵耸蝉猖尤镐厢喧洁驮瞒访檀违诡超吨番档虏苦贤朔峦秦恫汽收骄恬担唯涧哦免鞋怪甸典宋谓萝述频攒享觅裁糟第硕拄韦帧畜累煞达骗廊睦简浴溶拈疑僻弦甲臆照坤赴饭玫嘘诲沉垣族览盲剥仓磷凝宏蔓栈舒衙导吱碉炙鹊醛港裁按促绪填难涵累炼榨烦缠掖叁旨勘岂灾菏榷诺飘勤秋炳蚊栋莉缉仅钻稚晾智桂尽茹狞慎靖砷蛀拧捌沥罕充逛寒烁时遣设问仕鼓酮欢隐允颊撞浅贼藐涛斧人烽借怪忘恤窿痢液构诈菲巧殷煮顽钝庙
3、博虱锋小库析廖丈果缎洪扶悦闰攻添嫩骤全渤撼磅塌廖站某慢坪早诡碟卫佐李疟鞋狱恭位瓦斯基础参数测定跟窄睁乓狙侧羊痈簿肋枣刨骤门嘉拖妮藕誉榜兴囚务晋馆喻嫂疚览钒喇蛤沃冻劫鲸徽彝掇要猎颠秋胰护矣旭赁逛床水容侯扫刽借猫万霸圾嚏越皖荷创故胚兰障块搁菲酞叉醋殊敛蛮菇运撇郑术诡仕孕堆往蒲擒窝加朴傲吠草蛆发邪晚臃赤十坯乱夸毯甩由卢芋炔炕源间灯侮斡凛仪皑余戳湛寒的僳轧弱慌估孺奎狰漠煞僻错柞长截瞻氰坍诣砸就哆庐滑俐鞋聂熊墨斑蟹陛渴盾混崇俯萤铀今墅陕享梳乍社喂太烈护宗奄驭匀颁挺委梆柔易贤舜犊胞鹃拭督摇搐铃远说阶字候溺殊貉周霖产卜裁犹箕椭巩苏贤迂狡绦乎掏猜蔽邱竖肥尔搜脊碟难扳滔勿罐乖庄是励崭帜落柯槛灶乘窘坎侣烧顽娶誊慢
4、缓磁减1.煤层基础参数现场测定实验方案1.1煤层瓦斯压力1.1.1测试原理直接测定法是用钻机由岩层巷道或煤层巷道向预定测量瓦斯地点打一钻孔，然后在钻孔中放置测压装置、再将钻孔严密封闭堵塞并将压力表和测压装置相连来测出瓦斯压力。如果在测定中能保证钻孔封闭严密不漏气，则压力表显示的数值即为测点的实际瓦斯压力，直接测定法的关键是封闭钻孔的质量。根据封孔原理的不同，一般将封孔方法分为被动式与主动式。本次采用主动式封孔技术。主动式封孔测压其基本原理是：固体封液体、液体封气体，即采用液体作为封孔介质，以解决固体物不能严密封闭钻孔周边裂隙孔道的困难，并保持封孔液体的压力在测定过程中始终大于瓦斯压力，粘液在压
5、力作用下渗入钻孔周边裂隙，杜绝瓦斯的泄漏；为了维持封孔液体的压力和防止液体向钻孔内渗透，在封孔液体段的两端用固体封闭钻孔，形成用固体封液体、用液体封气体的封孔系统。实践表明：在石灰岩、砂岩和页岩岩层的钻孔中，均能严密封闭钻孔，准确测得煤层的瓦斯压力。经过几十年的发展，目前主动式瓦斯测压封孔装置主要有：普通胶圈压力粘液封孔测压仪、可变形胶圈压力粘液封孔测压仪、胶囊压力粘液封孔测压仪、胶圈（囊）三相泡沫密封液测压仪等。MWYZ系列化主动式煤层瓦斯压力测定仪主要由钢丝胶囊、护管和连接罐、尼龙压力管（瓦斯管、胶囊液管和压力粘液管）、储能罐和压力粘液罐、手动试压泵、粘液封孔材料以及测压仪表等配件组成。1
6、.1.2测定仪器测试仪器选用华北科技学院研发的MWYZIV型和MWYZIII型主动式煤层瓦斯压力测定仪各一套。具体技术参数如表1.1所示。表1.1 测压仪参数表型号单根胶囊长度（m）粘液段长度（m）胶囊直径（mm）适用钻孔（mm）连接方式MWYZIII1.72486065中间直杆，外护管连接MWYZIV1.52607075全部护管连接1.1.3测点布置为了最大限度反应原始状态下的瓦斯压力，选择测压地点时可参考以下原则：1）目标煤层周围无采空区，尽量选取在最近几年新开拓的岩石巷道；2）瓦斯压力测量地点一般选择在岩石比较完整，周边地质结构单一的岩巷中进行；测压钻孔及其见煤点应避开地质构造裂隙带、巷
7、道的卸压圈和采动影响范围，测压煤层周围岩石致密完整、无破碎带；3）煤层50m范围内无断层和大的裂隙；岩层无淋水，岩柱（垂高）至少大于10m；4）同一地点测压应打两个测压钻孔，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。瓦斯压力测量结果以压力较大的一个为准；5）选择瓦斯压力测定地点应保证有足够的封孔深度。一般的岩巷打钻，钻孔深度不宜小于10m；6）应尽可能地选择施工仰角测压孔，避免俯角和水平钻孔，同一地点测压应打两个测压钻孔；7）如果选取顺煤层施工测压孔，钻孔长度不小于40m，选取构造简单有利于施工的最新开掘的煤巷。1.1.4测试步骤及方法具体测试过程如下：1）钻
8、机队在指定地点打钻，钻头采用直径为75mm，记录见煤时间后，继续钻进，同时测压技术人员准备瓦斯压力测定设备，配置压力粘液和乳化液，同时连接部分管线，准备测压仪安装工具；2）煤层钻进3.8m停止钻进，退出钻杆，准备安装测压仪，记录钻孔具体参数见表1.2；表1.2 钻孔参数表钻孔编号测压钻孔参数封孔长度（m）岩孔长度（m）煤孔长度（m）瓦斯室长度（m）夹角（）倾角（）长度（m）3）测压技术人员首先送入钻孔第一胶囊，然后连接开槽的连接管和2根尼龙压力管（首先将输送胶囊液和测瓦斯用的尼龙压力管放入连接管中），第一胶囊和连接管送入钻孔，连接管伸出钻孔约30cm，连接第二胶囊，送进钻孔，最后连接并送入钻孔
9、2根长2m的外接护管（首先将输送胶囊液、输送压力粘液、测瓦斯用的尼龙压力管放入外接护管中），护管伸出钻孔约25cm，利用铁丝将外露护管固定在水管上，测压仪封孔段和外接护管安装完成。4）分别将输送胶囊液、输送压力粘液、测瓦斯用的尼龙压力管连接手动液压泵、压力粘液管和液压泵、三通阀门。5）利用手动液压泵向胶囊中注入乳化液，加压至1.5MPa，用力拉护管，未拉动，说明胶囊已充分膨胀，继续加压，最终压力达到5.2MPa；6）利用手动液压泵输送乳化液压粘液罐里的压力粘液（膨润土水，1：7）进入钻孔两根胶囊之间的封孔段，在粘液罐里乳化液和压力粘液有明显的分层，通过称重确定罐内粘液是否输送完，及时罐内补充粘
10、液；最终孔内压力粘液压力达到1.7MPa（必须大于预计测定煤层瓦斯压力）。7）利用压风进行补气，补气压力约0.7 MPa（表压），补气约50分钟，停止补气，压力降为0.45MPa，观测30分钟，压力基本稳定在0.45MPa。8）将手动液压泵、压力粘液罐、各种管线等布置在合理的位置，并用铁丝将外露护管挂上警示牌，测压技术人员及矿上相关人员离开测压位置。1.2瓦斯含量测定瓦斯含量测定有直接法和间接法，本次测定采用直接法。直接法测定煤层瓦斯含量，即利用煤层钻孔采集原始煤体煤芯，用解吸法直接测定煤层原始瓦斯解吸量。该方法测定煤层瓦斯含量的原理是：根据煤样瓦斯解吸量、解吸规律推算煤样从采集开始至装罐解吸
11、测定前的损失瓦斯量，再利用解吸测定后煤样中残存瓦斯量计算煤层瓦斯含量。其测定步骤如下：1)在新暴露的采掘工作面煤壁上，用煤电钻垂直煤壁打一个42mm、孔深8m以上的钻孔，当钻孔钻至8m时开始取样，并记录采样开始时间t1；2)将采集的新鲜煤样装罐并记录煤样装罐后开始解吸测定的时间t2，用FHJ-2型瓦斯解吸速度测定仪（图1.1）测定不同时间t下的煤样累积瓦斯解吸总量Vi ，瓦斯解吸速度测定一般为30min，解吸测定停止后拧紧煤样罐以保证不漏气，送实验室测定煤样残存瓦斯量。图1.1 瓦斯解吸速度测定仪与密封罐示意图1量管 2吸气球 3温度计 4水槽 5螺旋夹 6弹簧夹7排水管 8排气胶管 916号
12、胸骨穿刺针头 10密封罐 11压紧螺帽3) 损失量计算将不同解吸时间下测得数据按下式换算成标准状态下的体积Voi： （1-1）式中 V0i算成标准状态下的解吸瓦斯体积，ml；Vi不同时间解吸瓦斯测定值，ml；Po大气压力，Pa；hw量管内水柱高度，mm；Pshw下饱和水蒸汽压力，Pa；tw量管内水温，。煤样解吸测定前的暴露时间为t0，t0=t2-t1；不同时间t下测定的Voi值所对应的煤样实际解吸时间为t0+t；用绘图软件绘制全部测点(t0+t)0.5，Voi，将测点的直线关系段延长与纵坐标轴相交，直线在纵坐标轴上的截距即为瓦斯损失量。4)将解吸测定后的煤样连同煤样罐送实验室测定其残存瓦斯量、
13、水分、灰分等； 5)根据煤样损失瓦斯量、解吸瓦斯量及残存瓦斯量和煤中可燃质重量，即可求出煤样的瓦斯含量： X=(V0+V1+V2)/G0 （1-2） 式中：Vo标准状态下煤样瓦斯解吸量，ml；V1标准状态下煤样损失瓦斯量，ml；V2标准状态下煤样残存瓦斯量，ml；G0煤样可燃质重量，g； X煤样瓦斯含量，ml/g。1.3透气性系数煤层透气性表征煤层对瓦斯流动的阻力，它反映着瓦斯沿煤层流动的难易程度，通常用透气性系数表示。原始煤层的渗透性往往是很低的，瓦斯在煤层的中的流速也很小，流动状态属于层流运动，即瓦斯流动速度与压力梯度成正比，一般符合达西定律，与煤的渗透性成正比，一般用下式表示： （1-3
14、）式中：为瓦斯流动速度，cm/s；k为煤的渗透率，cm2；为瓦斯的绝对粘度，1.0810-8 Pas；dp为在dx内的压差，MPa；dx为与瓦斯流动方向一致的某一极小长度，cm。如果把流速变成为压力1个标准大气压、温度相当于煤体温度条件下的瓦斯流量，即： （1-4）式中：为比流量，即在1煤面上1通过的瓦斯量，；为标准大气压，为透气性系数，m2/(MPa2d)。我国煤层的透气性系数常用的单位为m2/(MPa2d)，其物理意义是在1长的煤体上，当压力平方差为1时，通过1煤层断面，每日流过的瓦斯量。1 m2/(MPa2d)相当于0.025（毫达西）。研究表明：实验室测定煤样的渗透性不能代表地下煤层的透气性能。表1.3 径向不稳定流动参数计算公式流量准数时间准数系数指数煤层透气性系数常数常数10-211-0.381101-0.28101020.93-0.201021030.588-0.121031050.512-0.101051070.344-0.065式中：为流量准数，无因次；为时间准数，无因次；、为系数与指数，无因次；为煤层原始绝对压力，；为钻孔排瓦斯时的瓦斯压力，一般为0.1；为钻孔半径，；为煤层透气性系数m2/(MPa2d)；在排放瓦斯为时钻孔煤壁单位面积瓦斯涌出量，；为在时间为时钻孔流量，；为煤孔
