瓦斯含量測試方法與原理

1、瓦斯瓦斯含量測試方法與原理含量測試方法與原理提綱l 瓦斯含量測試方法概述l 瓦斯含量測試方法與原理 地勘時期煤層瓦斯含量測定方法 煤層瓦斯含量井下直接測定方法 間接法瓦斯參數測定 瓦斯涌出量反演瓦斯含量l 小結與討論瓦斯含量測試方法概述術語及定義煤層瓦斯含量在原始狀態(tài)下，單位質量或單位體積媒體中所含有的甲烷及重烴氣體量。殘存瓦斯量損失瓦斯量煤樣從暴露到開始測定解析量期間所遺失的瓦斯量。粉碎前脫氣量在負壓狀態(tài)下，煤樣在粉碎前所解析的瓦斯量。粉碎后脫氣量在負壓狀態(tài)下，煤樣在球磨機中粉碎到80%以上的煤樣粒度小于0.25mm時所解析的瓦斯量。粉碎前自然解析瓦斯量一個大氣壓下，煤樣井下解吸后運送到實驗

2、室粉碎前所解吸的瓦斯量。粉碎后自然解析瓦斯量一個大氣壓下，煤樣在粉碎機中粉碎到95%以上煤樣粒度小于0.25mm時所解吸的瓦斯量。煤層瓦斯含量的測定方法有很多種，按照應用范圍可以分為地勘階段測定方法和煤礦生產期間測定方法；按照方法本身的特點，又可以分為直接法和間接法。直接法包括地勘鉆孔瓦斯解吸法、井下鉆孔瓦斯解吸法等。直接法是直接直接法是直接從采取從采取的煤樣中抽出的煤樣中抽出瓦斯，分析瓦斯，分析并確定煤并確定煤中的瓦斯成分與瓦斯含量中的瓦斯成分與瓦斯含量。間接法是先在井下實測或根據已知規(guī)律推算煤層瓦斯壓瓦斯壓力力，并在實驗室實驗室測定煤樣測定煤樣的孔隙率、煤樣吸附等溫線與煤的的孔隙率、煤樣吸

3、附等溫線與煤的工業(yè)分析工業(yè)分析參數，最后參數，最后計算煤層瓦斯含量計算煤層瓦斯含量。瓦斯含量測試方法概述地勘鉆孔瓦斯解吸法井下鉆孔瓦斯解吸法瓦斯參數測定瓦斯涌出量反演瓦斯含量間接法直接法地勘階段測定方法煤礦生產期間測定方法提綱l 瓦斯含量測試方法概述l 瓦斯含量測試方法與原理 地勘時期煤層瓦斯含量測定方法 煤層瓦斯含量井下直接測定方法 間接法瓦斯參數測定 瓦斯涌出量反演瓦斯含量l 小結與討論瓦斯含量測試方法與原理地勘時期煤層瓦斯含量測定方法地勘階段測定瓦斯含量的方法有真空罐法、集氣式巖芯采取器法、地勘鉆孔解吸法。前兩者近年已被淘汰，地勘鉆孔解吸法是目前煤田地質勘探和煤層瓦斯地面開發(fā)時廣泛應用的

4、煤層瓦斯含量測定方法，該方法最早是1973年由美國礦業(yè)局(USBM)研究提出，并在之后得到廣泛應用。經過不斷發(fā)展，目前我國沿用2009年頒布的地勘時期煤層瓦斯含量測定方法(GB/T232492009)至今。u 儀器設備煤樣罐、瓦斯解吸速度測定儀、溫度計、空盒氣壓計、胸骨穿刺針頭（型號16）瓦斯含量測試方法與原理地勘時期煤層瓦斯含量測定方法1罐蓋；2罐體；3壓緊螺絲；4墊圈；5膠墊；6“O”型密封圈。1量管；2水槽；3螺旋夾；4吸氣球；5溫度計；6、8彈簧夾；7排水管；9排氣管；10穿刺針頭；11密封罐。u 采樣前準備：密封罐氣密性檢查；解吸儀氣密性檢查；u 采樣：煤芯提出鉆孔口應盡快裝進密封罐

5、，煤芯在空氣中暴露時間不應超過8min。選取煤芯應去除矸石等雜質，不能水洗、壓實，保持自然狀態(tài)放入密封罐。先將穿刺針頭刺入罐蓋上部密封膠墊，用扳手擰上罐蓋，再將解吸儀排氣管與穿刺針頭連接，立即打開彈簧夾，記錄此時時間T3。瓦斯含量測試方法與原理地勘時期煤層瓦斯含量測定方法T1起鉆時間T3開始解吸測定時間T2鉆具提至井口時間u 瓦斯解吸速度的測定測 定 一 直 進 行 2 h ， 第 一 至 三 點 每12min讀數，之后每25分鐘讀取一次量管讀數，后一個小時每1020min讀數，然后再次檢查密封罐的氣密性。確認無漏氣后，把煤樣送到實驗室進行殘存瓦斯量測定。瓦斯含量測試方法與原理地勘時期煤層瓦斯

6、含量測定方法由于該法未考慮煤芯在鉆孔和空氣中解吸規(guī)律的差別，而且鉆孔中煤樣的瓦斯解吸時間未準確確定，故當前瓦斯損失量的確定仍是半經驗性的近似計算，因此，為了提高煤層瓦斯含量的測定精度，應盡量減少煤樣的暴露時間，盡量選取較大顆粒的煤樣，以減少瓦斯損失量在煤樣總瓦斯量中所占的比重。瓦斯含量測試方法與原理地勘時期煤層瓦斯含量測定方法u 煤樣殘存瓦斯量測定對送到實驗室的煤樣進行脫氣并抽氣進行氣體組分分析，測定煤的殘存瓦斯含量，具體測定步驟如下: 實驗室脫氣與氣體分析試樣送到實驗室后，利用真空脫氣裝置，加熱至95，用真空泵抽出煤樣中的氣體，然后用氣相色譜儀分析其氣體成分。 煤樣粉碎。煤樣脫氣結束后，打開

7、真空罐取出煤樣，放進密封球磨罐進行粉碎。要求粉碎后煤樣絕大部分(80%以上)的粒度在0.25mm以下。 粉碎后脫氣和氣體分析將裝有己粉碎煤樣的密封球磨罐進行加熱和真空脫氣，直到基本上無氣體解吸為止。 煤樣稱重，進行煤質工業(yè)分析。u 煤中殘存瓦斯量計算根據兩個階段脫氣的氣體分析結果中的氧含量，扣除混入的空氣成分，即換算出了無空氣基的煤層氣體成分，再根據兩次脫氣抽出的氣體體積和成分，就可以計算出煤的殘存瓦斯量。瓦斯含量測試方法與原理地勘時期煤層瓦斯含量測定方法u 煤層總瓦斯含量計算煤層總瓦斯含量包括采樣過程瓦斯損失量、煤樣瓦斯解吸量、粉碎前脫氣瓦斯量、粉碎后脫氣瓦斯量，總瓦斯量除以煤樣可燃質質量，

8、得出每克可燃質中含有瓦斯量，稱為煤樣的煤層可燃質瓦斯含量。注意： 每個階段的瓦斯量要換算到標準狀態(tài)下，并扣除空氣體積； 煤層深度大于500m時數據需進行校正； 煤樣質量為可燃質質量，即干燥無灰基。瓦斯含量測試方法與原理煤層瓦斯含量井下直接測定方法煤層瓦斯含量井下直接測定方法實驗方法的原理與地勘時期鉆孔所用解吸法相同，詳見2009年頒布的煤層瓦斯含量井下直接測定方法(GB/T232502009) 。其中瓦斯損失量的計算需要建立合理的補償模型對損失的瓦斯進行補償。巴雷爾式計算模型累計解吸的瓦斯量與煤樣解吸時間的平方根成正比該計算模型在解吸最初期間算式成立，放散時間越長，誤差越大；該計算模型沒有考慮

9、煤樣的破壞類型對解吸規(guī)律的影響。負指數函數模型該補償模型為鉆孔煤屑瓦斯解吸速率與解吸時間之間為負指數函數關系冪函數計算模型(文特式)煤炭科學研究總院重慶研究院運用文特式對煤屑瓦斯損失量進行了計算，該模型為瓦斯解吸速率隨時間的變化可用冪函數關系表示在瓦斯解吸初始階段，實測值和模型計算結果較一致，但隨著測定時間的增加，計算結果趨于無窮大；且未考慮粒度對瓦斯解吸速率的影響。瓦斯含量測試方法與原理間接法瓦斯參數測定在煤礦井下，一般可以比較容易地測定煤層瓦斯壓力，所以，間接方法在煤礦井下應用比較廣泛。但是，在地質勘探鉆孔中，測定煤層瓦斯壓力的工作比較困難。煤層瓦斯涌出量，是指在礦井建設和生產過程中從煤與

10、巖石內涌出采掘空間和抽入管道中的瓦斯量。瓦斯涌出量的大小與煤層瓦斯含量、開采深度、開采規(guī)模、幵采技術等因素密切相關。煤層瓦斯含量越大，瓦斯涌出量越大，兩者之間有很大的關聯性。所以，可以根據瓦斯涌出量的資料來反算煤層瓦斯含量。礦井回采工作面的瓦斯來源主要由幵釆本煤層的瓦斯涌出、鄰近層煤層瓦斯涌出和采煤工作面采空區(qū)瓦斯涌出。本煤層的瓦斯涌出主要由工作面煤壁和工作面連續(xù)落煤兩部分組成，涌出量Q統(tǒng)計理論表達式為瓦斯含量測試方法與原理瓦斯涌出量反演瓦斯含量根據煤層瓦斯涌出量反算煤層瓦斯含量時，關鍵參數的準確測定是影響反演結果精確程度的主要因素。提綱l 瓦斯含量測試方法概述l 瓦斯含量測試方法與原理 地勘時期煤層瓦斯含量測定方法 煤層瓦斯含量井下直接測定方法 間接法瓦斯參數測定 瓦斯涌出量反演瓦斯含量l 小結與討論小結與討論 由于目前還沒有一個衡量瓦斯含量測定結果的可靠標準，所以，往往是通過幾種方法測定結果的對比加以評價。 解吸法瓦斯含量具有測值偏低、測值誤差隨煤層埋深增加而加大的缺陷。 礦井生產期間直接測定的煤層瓦斯含量被認為是最接近原始瓦斯含量的方法，但其仍然存在著誤差。在現有的技術和裝備條件下，解吸瓦斯測定量和殘存瓦斯量的計算誤差