测定瓦斯含量概述
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瓦斯涌出量反序求解煤体瓦斯含量与直接法测定煤层瓦斯含量比对摘要:测定煤体瓦斯含量的方法分为直接法和间接法,本文通过对示例矿井采掘工作面直接法和反序求解法瓦斯含量测定比对,探讨直接法和反序求解法准确性及优缺点,以期对煤矿瓦斯管理专业同仁有所借鉴参考价值。
关键词:瓦斯;含量测定;反序求解1瓦斯含量测定方法概述目前煤矿常用的测定煤体瓦斯含量的方法分为直接法和间接法两大类。
直接法主要为定点取样、风排渣和水排渣取样。
间接法主要为测定瓦斯压力反算瓦斯含量和测定采掘工作面瓦斯涌出量反序求解煤体瓦斯含量。
测定采掘工作面瓦斯涌出量反序求解煤体瓦斯含量的学术报告较多,本文主要引用《基于掘进工作面瓦斯涌出量的煤层瓦斯含量预测研究》及《利用瓦斯涌出量计算瓦斯含量的方法》。
掘进工作面反序求解煤层瓦斯含量方法为:测定一定周期时间(5~7d)掘进工作面瓦斯涌出量,利用掘进煤体常压可解析瓦斯含量计算瓦斯涌出量公式(1-1)反序求解掘进条带瓦斯含量;采煤工作面反序求解煤层瓦斯含量方法为:测定一定周期时间采煤工作面瓦斯涌出量(本煤层及临近层),分解出本煤层瓦斯涌出量,利用回采区段煤体常压可解析瓦斯含量计算瓦斯涌出量公式(1-2)反序求解回采区段瓦斯含量。
(1-1)式中:Q——掘进巷道回风量,m3/min;C——掘进巷道回风瓦斯浓度,%;D——巷道断面内暴露煤壁面的周边长度,薄及中厚煤层,D=2mo,厚煤层D=2h+b;h——巷道的高度;b——巷道的宽度;mo——开采层厚度;v——巷道平均掘进速度,m/min;L——巷道长度,m;S——掘进巷道的过煤断面积,对于煤层厚度小于巷道高度时,S=bm0,m;Vr——煤中挥发分含量,%;W——煤层瓦斯含量,m3/t;γ——煤的密度,t/m3;Wc——运出矿井后煤的残存瓦斯含量,一般取值为2,m3/t(1-2)式中:W——原煤瓦斯含量,m3/t;Q——绝对瓦斯涌出量(包括抽放量),m3/min;q——日平均产量,t;R——残余瓦斯含量(可实测获得),一般取值为2,m3/t;C——扣除系数, (式中A—工作面采场长,m;B—工作面上下顺槽释放宽度,B=15,m);K——瓦斯涌出构成;老顶初次来压前取1,老顶初次来压后实际计算取得。
煤层瓦斯含量测定方法煤层瓦斯含量测定方法是评估煤矿安全的重要手段。
煤层瓦斯是指在煤矿地下开采过程中由于煤中残留的天然气释放而形成的一种可燃气体。
煤层瓦斯中的主要成分是甲烷,其它成分还包括少量的乙烷、丙烷和氮气。
甲烷是一种易燃气体,在煤矿中存在煤层瓦斯时,会给煤矿开采带来很大的安全隐患,因此准确测定煤层瓦斯的含量对煤矿的安全生产至关重要。
煤层瓦斯含量的测定方法有多种,下面将重点介绍其中的几种常用方法。
1. 旁路双反流法旁路双反流法是一种常用的测定煤层瓦斯含量的静态方法。
它的原理是在密闭的容器中,将一定量的煤样饱和吸附一定时间后,再通过恢复测得容器内气体体积的变化,从而计算出煤层瓦斯的含量。
这种方法测定结果准确可靠,但操作复杂,不适用于现场快速测定。
2. 煤层瓦斯抽放法煤层瓦斯抽放法是一种常用的测定煤层瓦斯含量的动态方法。
它的原理是通过在煤层中钻孔并安装瓦斯抽放装置,将煤层瓦斯引导到抽放装置中,并实时监测瓦斯流量和瓦斯浓度。
通过瓦斯流量和浓度的变化,计算出煤层瓦斯的含量。
煤层瓦斯抽放法操作简便,适用于现场快速测定,但有一定的局限性,需要在煤层钻孔并安装抽放装置。
3. 井下瓦斯测定法井下瓦斯测定法是一种常用的测定煤层瓦斯含量的动态方法。
它的原理是通过在煤矿井下设置瓦斯测定装置,实时监测瓦斯浓度和瓦斯流量,并根据井下瓦斯测定装置的结构和原理,计算出煤层瓦斯的含量。
井下瓦斯测定法具有实时性强、操作简便等优点,可以有效地监测煤层瓦斯含量的变化。
4. 传感器测定法传感器测定法是一种常用的测定煤层瓦斯含量的动态方法。
它的原理是通过安装煤层瓦斯传感器,实时监测煤层瓦斯的浓度,并根据传感器的输出信号,计算出煤层瓦斯的含量。
传感器测定法操作简便,适用于现场快速监测,但需要注意传感器的准确性和可靠性。
总结起来,煤层瓦斯含量的测定方法有旁路双反流法、煤层瓦斯抽放法、井下瓦斯测定法和传感器测定法等多种。
不同的方法适用于不同的场景和需求,选择合适的测定方法可以提高煤矿安全生产的效率和准确性。
瓦斯矿井的判断标准瓦斯矿井是指存在可燃气体(如甲烷、乙烷等)的矿井,由于可燃气体具有爆炸和窒息的危险性,因此对于瓦斯矿井的判断标准十分重要。
以下是与瓦斯矿井判断相关的参考内容。
1. 瓦斯含量测定:瓦斯含量是判断瓦斯矿井是否存在瓦斯积聚的重要指标。
可以通过瓦斯检测仪器进行测定,如瓦斯发生器、瓦斯检测管等。
一般情况下,瓦斯含量超过一定阈值(如1%)时,即可判断为存在瓦斯积聚的风险。
2. 通风系统检测:通风系统的有效性是判断瓦斯矿井的另一个重要标准。
通风系统可以将瓦斯排出矿井,以确保矿井中气体浓度的安全范围。
通过检测通风系统的排风量、风速等参数,可以判断通风系统的工作状况,以此来评估瓦斯矿井的安全性。
3. 瓦斯抽放情况:瓦斯抽放是指通过井筒等方式将矿井中的瓦斯排出地面。
检测瓦斯抽放的效果是判断瓦斯矿井安全性的重要指标之一。
可以通过监测井筒内的瓦斯浓度、瓦斯抽放量等参数,来判断瓦斯矿井是否存在瓦斯积聚的风险。
4. 通风环境检测:除了通风系统外,瓦斯矿井的周围环境是否存在可燃气体也需要进行检测。
通过测定矿井附近地面和空气中的瓦斯浓度,可以判断周围环境是否存在瓦斯积聚的风险,从而评估矿井的安全性。
5. 瓦斯监测系统:瓦斯监测系统是一种实时监测矿井内气体含量和气体压力等参数的设备。
通过与矿井中的传感器连接,实时监测瓦斯浓度、瓦斯压力等数据,来判断瓦斯矿井的安全性。
监测系统还可以提供报警功能,一旦瓦斯浓度超过安全范围,将及时发出警报,以提醒矿工注意安全。
综上所述,瓦斯矿井的判断标准包括瓦斯含量测定、通风系统检测、瓦斯抽放情况监测、通风环境检测和使用瓦斯监测系统。
通过上述指标的测定和监测,可以评估瓦斯矿井的安全性,以确保矿工的生命安全和生产设备的正常运行。
瓦斯含量测定方法和瓦斯抽放技术瓦斯是地下煤矿的主要安全隐患之一,为了保障矿工和矿井的安全,需要对矿井中的瓦斯含量进行准确测定,并采取合适的瓦斯抽放技术进行瓦斯处理。
本文将从瓦斯含量测定方法和瓦斯抽放技术两方面进行介绍。
一、瓦斯含量测定方法1.直接法:直接法是指使用瓦斯检测仪器对矿井中的瓦斯含量进行实时监测。
常用的瓦斯检测仪器有热导式瓦斯检测仪、有毒有害气体检测仪和激光瓦斯检测仪等。
直接法的优点是操作简单、速度快,可以实时监测矿井中的瓦斯含量,及时采取相应的控制措施。
但是由于瓦斯检测仪器的准确度和灵敏度有限,可能存在一定误差。
2.间接法:间接法是通过对矿井中的其他气体成分进行分析,推算出瓦斯含量。
间接法常用的方法有三元气体分析法和区域瓦斯压力法。
a)三元气体分析法是利用矿井中的甲烷(CH4)、氢气(H2)和一氧化碳(CO)的浓度值,通过计算它们之间的关系,推算出瓦斯含量。
该方法适用于井下有氢气和一氧化碳存在的情况下。
b)区域瓦斯压力法是根据矿井中瓦斯的压力进行分析和推算。
通过在不同位置测定瓦斯压力,并结合瓦斯体积系数,计算出瓦斯含量。
1.瓦斯抽采井:瓦斯抽采井是常用的瓦斯抽放技术之一、通过在矿井中钻探或钻孔,形成专门的瓦斯抽采工程井,通过抽取矿井中的瓦斯,减少井中瓦斯的含量。
瓦斯抽采井可以分为直喷式抽采井和雾化式抽采井两种形式。
2.瓦斯抽采管道:瓦斯抽采管道是利用管道将矿井中的瓦斯引至地面进行处理的技术。
根据井下采煤工作面的实际情况,布设合适的管道,设置喷洒水封或其他降压装置,将瓦斯引导至地面进行抽放处理。
3.瓦斯抽采通风系统:瓦斯抽采通风系统是将瓦斯抽放和通风系统相结合的技术。
通过在矿井中设置瓦斯抽排通风巷道,利用风机或其他抽风装置将瓦斯和风混合后进行抽放。
优点是减少了煤矿通风的负担,减少了通风系统的能耗。
总之,瓦斯含量测定方法和瓦斯抽放技术是保障矿井安全的重要手段。
通过合理选用瓦斯含量测定方法,并采取适当的瓦斯抽放技术,可以及时了解矿井中的瓦斯含量,促进煤矿的安全生产。
瓦斯含量测定aq标准
瓦斯含量是指单位体积或重量煤体中所含有的气体量,是标况下吸附和游离两种状态的瓦斯量体积的总和,单位可用m3/m3或m3/t 表示。
测定瓦斯含量的标准方法有直接法和间接法两种。
直接法是通过向煤层施工取芯钻孔,将煤芯从煤层深部取出,及时放入煤样筒中密封,然后测量煤样筒中煤芯的瓦斯解吸速度及解吸量,并以此来计算瓦斯损失量W,实验室然后测量从...
间接法是利用DGC瓦斯含量直接测定装置对保德煤矿深部区8#煤层瓦斯含量进行了实测。
另外,可燃气体探测器的报警浓度值是根据瓦斯的空气中爆炸的最低浓度值来确定的,即瓦斯的爆炸下限LEL。
瓦斯的爆炸下限是5%CH4,即LEL=5%CH4,所以瓦斯检测仪的报警值应设在10%LEL --25%LEL之间,即0.5%CH4 - 1.25%CH4,根据实际需要可稍微有所降低或增大。
这样比较安全,离发生爆炸的浓度还差一段距离,可以有足够的时间撤离和采取相应措施。
一、实验目的1. 了解瓦斯含量的基本概念和检测方法;2. 掌握使用仪器进行瓦斯含量检测的操作步骤;3. 分析瓦斯含量与安全性的关系。
二、实验原理瓦斯含量是指煤矿、天然气等地质体中甲烷气体含量。
瓦斯含量过高,易引发瓦斯爆炸、窒息等事故,威胁矿井安全。
本实验采用气相色谱法检测瓦斯含量,利用甲烷和氮气在气相色谱柱上的分离特性,通过测定甲烷峰面积,计算瓦斯含量。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:气相色谱仪、氮气钢瓶、进样器、色谱柱、数据处理机等;2. 试剂:甲烷标准溶液、高纯氮气、无水乙醇等。
四、实验步骤1. 准备工作(1)检查气相色谱仪各部件是否正常,连接好气路;(2)将色谱柱安装在气相色谱仪上,调节色谱柱温度;(3)准备甲烷标准溶液,稀释至所需浓度;(4)准备无水乙醇,用于清洗进样器。
2. 样品制备(1)取一定量样品,置于进样瓶中;(2)加入适量无水乙醇,充分摇匀;(3)将进样瓶放入烘箱中,烘干至恒重。
3. 气相色谱分析(1)开启气相色谱仪,调节各项参数;(2)设置进样器温度,待温度稳定后,进样;(3)观察色谱图,记录甲烷峰面积;(4)重复进样,确保数据准确。
4. 数据处理(1)根据甲烷标准溶液的浓度和峰面积,计算甲烷含量;(2)根据样品重量和甲烷含量,计算瓦斯含量。
五、实验结果与分析1. 实验结果本次实验共检测了5个样品,其中甲烷含量分别为1.2%、1.5%、1.8%、2.0%、2.3%。
根据计算,瓦斯含量分别为12%、15%、18%、20%、23%。
2. 结果分析通过本次实验,我们可以看出,瓦斯含量与甲烷含量呈正相关。
随着甲烷含量的增加,瓦斯含量也随之增加。
这表明,瓦斯含量是矿井安全的重要指标。
在实际生产中,应严格控制瓦斯含量,确保矿井安全。
六、实验结论1. 本实验采用气相色谱法成功检测了瓦斯含量;2. 瓦斯含量与甲烷含量呈正相关,是矿井安全的重要指标;3. 在实际生产中,应严格控制瓦斯含量,确保矿井安全。
瓦斯含量测定方法
瓦斯含量测定方法是用来测量样品中瓦斯含量的方法。
常见的瓦斯含量测定方法包括以下几种:
1. 体积法测定:该方法是通过测量样品中瓦斯体积的变化来确定瓦斯含量。
常见的体积法测定方法包括闭口瓶法、水封瓶法和压力瓶法等。
2. 溶解度法测定:该方法是通过测量瓦斯在溶剂中的溶解度来确定瓦斯含量。
常见的溶解度法测定方法包括溶液浓度法和溶液容积法等。
3. 光学法测定:该方法是通过利用瓦斯分子对光的吸收或发射特性来确定瓦斯含量。
常见的光学法测定方法包括红外光谱法和紫外可见光谱法等。
4. 电化学法测定:该方法是通过测量瓦斯与电极之间的电流或电势变化来确定瓦斯含量。
常见的电化学法测定方法包括电导法和电化学传感器法等。
5. 质量法测定:该方法是通过测量瓦斯分子在质量分析仪器中的质量变化来确定瓦斯含量。
常见的质量法测定方法包括质谱法和热导法等。
以上是常见的几种瓦斯含量测定方法,具体选择何种方法取决于样品的性质、测定的目的和要求等因素。
瓦斯基础参数测定资料
一、瓦斯含量和瓦斯压力
通过对矿井多个地点进行测量,最大瓦斯含量为5.59m3/t。
最小瓦斯含量为0.022m3/t。
最大瓦斯压力为0.63MPa。
最小瓦斯压力为
0.17MPa。
二、煤层透气性系数(λ)和钻孔瓦斯流量衰减系数(β)
曹跃矿二1煤层透气性系数为0.105m2/MPa2·d,钻孔瓦斯流量衰减系数为0.58d-1,按照标准属于较难抽放煤层。
三、抽放半径
通过测量,矿井抽放有效影响半径为1.0~1.5m之间。
为了确保安全生产的需要,我公司在施工顺层抽放钻孔时抽放半径一般取1.0~
1.2m。
四、煤体破坏类型
煤体破坏类型为III~Ⅴ类,以III~IV为主,局部发育Ⅴ类煤;煤的瓦斯放散初速度指标值在7~15之间;煤的坚固性系数值在0.07~
0.31之间,煤体较软。
五、吸附常数a、b值
a值17.426~19.552,b值0.673~0.936。
与集团公司东部突出矿井相比,煤对瓦斯的吸附能力较小。
表2-2 曹跃矿瓦斯含量表
曹跃矿瓦斯压力间接表。
⽡斯参数测定及措施效果检验、消突评价相关要求防突及措施效果检验、消突评价等补充资料⼀、⽡斯基本参数测定⼀、⽡斯基本参数测定的内容及原则⼀)⽤于⽡斯涌出量预测及⽡斯抽采论证的⽡斯基本参数1.煤层⽡斯含量煤层⽡斯含量是指在矿井⼤⽓条件下(环境温度为20℃,环境⼤⽓压⼒为0.1 MPa)单位质量煤体中所含有的⽡斯⽓体(通常指甲烷)体积量,⼀般⽤m3/t表⽰其⼤⼩,即1 t煤中所含⽡斯的⽴⽅⽶数。
煤层⽡斯含量⼜可分为:煤层⽡斯原始含量——未受采矿采动及抽采影响的煤体内的⽡斯含量。
煤层⽡斯残存含量——受采矿采动及抽采影响的煤体内现存的⽡斯含量。
原煤⽡斯含量——单位质量原煤中含有的⽡斯量。
可燃基⽡斯含量——原煤中除去灰分和⽔分后的单位质量可燃部分煤中的⽡斯含量。
2.煤层⽡斯压⼒煤层⽡斯压⼒是指⽡斯赋存于煤层中所呈现的⽓体压⼒,即⽓体作⽤于孔隙壁的压⼒。
煤层⽡斯压⼒的单位⼀般⽤MPa表⽰。
煤层⽡斯压⼒⼜可分为:煤层⽡斯原始压⼒——未受采矿采动及抽采影响的煤体内的⽡斯压⼒。
煤层⽡斯残存压⼒——受采矿采动及抽采影响的煤体内现存的⽡斯压⼒。
⼆)⽤于突出危险性鉴定的⽡斯基本参数1.煤层⽡斯压⼒<(0.74mpa)2.煤层⽡斯含量<8m3/t)2.煤层的结构破坏类型(Ⅰ~V类):⽤煤层的构造特征、光泽、节理性质、断⼝性质及强度等指标综合反映的煤层被破坏程度。
4.煤样的⽡斯放散初速度(△P):实验室测定的吸附⽡斯煤样在突然卸压后最初⼀段时间内解吸⽡斯放出快慢的相对指标。
5.煤样的坚固性系数(∫):⽤捣碎法测定的煤样抗破碎强度指标。
6.煤的⽡斯解吸特征曲线:现场采取煤样经实验室真空脱附后,给定不同的吸附⽡斯压⼒使其吸附平衡,然后令其在⼤⽓压⼒状态下进⾏⽡斯解吸量随解吸时间关系的测定,统计分析得出解吸特征参数。
改变吸附平衡的⽡斯压⼒,得出不同的解吸特征参数,得到吸附平衡⽡斯压⼒与解吸特征参数之间的关系曲线,该曲线即为煤样的⽡斯解吸特征曲线。
瓦斯含量测定zjl1.间接法间接法测定煤层瓦斯含量是建立在煤吸附瓦斯理论基础上的,这里的煤层原始瓦斯含量也就是吸附和游离2种状态下瓦斯量的总和。
利用间接方法测定煤层原始瓦斯含量,首先需要在井下实测煤层原始瓦斯压力,并在井下采取新鲜煤样后送实验室测定煤的孔隙率、吸附常数值等参数,然后再根据郎格缪尔方程推算煤层瓦斯含量。
郎格缪尔方程如下式:该方法是由煤对瓦斯气体吸附曲线反推算出来的,能比较真实的反应煤层的原始瓦斯含量。
体吸附曲线反推算出来的,能比较真实的反应煤层的原始瓦斯含量。
在石门和围岩巷道打穿层钻孔向未卸压原始煤体打钻测压,比较容易测出真实瓦斯压力值。
可以认为用该方法推算出的煤层瓦斯含量为煤层的原始瓦斯含量。
该方法要求测定的瓦斯压力真实可靠,但在煤层中打钻测定瓦斯压力时,工艺要求比较严格,周期长,成功率受限制。
2. 直接法(1).密封式取样法密封式取样法的原理就是采用一个特制的煤样采集装置,其特点是煤样在原始状态下,被装进取样罐并能自动密封,使煤样始终保持原始瓦斯压力状态。
煤样到达地面之后采用解吸法测得煤层原始瓦斯含量值,该方法多用于地勘钻孔中。
(2).解吸法解吸法的基本原理是通过采样过程中煤样的暴露时间和解吸规律的实际测定,确定采样过程中煤样的瓦斯损失量。
而其方法的关键是尽量消除或减少采样过程的瓦斯损失量,这是解吸法与其他方法的根本区别。
解吸法测定的准确性取决于采样过程煤样的暴露时问及采样地点是否准确,实测解吸规律条件是否完全或接近符合煤样暴露过程的条件。
煤样暴露时间是指采样过程中煤样开始解吸时间起直至煤样装入煤样罐开始测定解吸的时间。
所以,采样过程中煤样瓦斯的损失量、井下测定的解吸量、实验室测定的煤样残存瓦斯量,三者之和即为煤样瓦斯含量。
再根据煤样质量计算出煤层瓦斯含量。
解吸法测定煤层瓦斯含量在工业中的应用解吸法测定煤层瓦斯含量的具体操作过程:在新暴露的煤壁,石门或岩石巷道打钻采集煤样—井下自然解吸瓦斯量测定—实验室残存瓦斯含量测定。
井下煤层瓦斯含量快速测定仪执行标准概述说明1. 引言1.1 概述井下煤层瓦斯含量快速测定仪是一种在煤矿生产中广泛应用的重要工具,可以有效地对井下煤层中的可燃性气体进行快速准确的测量和监测。
煤层瓦斯是由岩层内部吸附和吸附气体解吸而来,具有高温高压、易燃易爆等危险特性,因此在煤矿中的检测和控制非常重要。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面对井下煤层瓦斯含量快速测定仪执行标准进行详细说明。
首先,我们将介绍该仪器的原理、组成部分以及使用方法。
接着,我们将详解国内执行标准,并与国际执行标准进行比较分析。
最后,文章将阐述快速测定技术在煤矿安全生产中的重要性以及其应用场景,并展望未来该技术的发展趋势。
1.3 目的本文旨在全面概述井下煤层瓦斯含量快速测定仪执行标准。
通过介绍该仪器的概述和原理,读者能够了解其工作原理和基本组成部分。
此外,对于国内和国际执行标准的详细介绍和比较分析,可以帮助读者深入了解该技术在全球范围内的应用情况和发展趋势。
最后,文章还将探讨快速测定技术在煤矿安全生产中的重要性以及其未来发展方向,为相关领域的从业人员提供参考和启示。
以上就是“1. 引言”部分的内容介绍。
2. 煤层瓦斯含量测定仪器概述:2.1 仪器概述及原理:煤层瓦斯含量测定仪是一种专门用于井下测量和监测矿井中煤层瓦斯含量的设备。
该仪器通常由传感器、数据采集系统、显示屏以及控制系统组成。
测定瓦斯含量的原理基于传感器对于空气中的吸附气体即甲烷进行检测和采集。
通过使用可靠灵敏的传感器,测定仪能够准确地检测到空气中微小的甲烷含量,并将其转化为数字信号进行处理和显示。
2.2 仪器主要组成部分介绍:- 传感器:传感器是关键部件,它负责检测和采集空气中的甲烷气体。
现代的传感器采用了高度敏感的材料,能够稳定地工作并具有较高的精确度。
- 数据采集系统:数据采集系统负责接收来自传感器的信号,并对其进行放大、滤波、数字化等处理。
通过这个系统,我们可以获得准确且可靠的煤层瓦斯含量数据。
煤层倾角和瓦斯含量概述说明以及解释1. 引言1.1 概述煤层倾角和瓦斯含量是研究煤矿安全和生产过程中重要的参数。
煤层倾角指的是地层中煤层与地面平行或者倾斜的角度,它对于采掘工作和瓦斯管理都具有重要的影响。
同时,瓦斯含量是指单位容积内所含有的可燃性气体(主要是甲烷气体)的质量比例,在煤层开采过程中会释放出来。
1.2 文章结构本文将分为5个部分进行阐述。
首先,在引言部分我们将概述本文主题并介绍文章结构。
其次,我们将在第2部分讨论煤层倾角的定义、测量方法以及它与释放瓦斯含量之间的关系。
接下来,在第3部分中,我们将概述瓦斯检测包括来源与生成过程,并详细讨论确定瓦斯含量的各种方法以及其对于整个煤矿安全的影响。
在第4部分中,我们将更深入地阐述了解煤层倾角如何影响瓦斯的释放机制,以及倾斜煤层如何影响瓦斯的运移和积累。
最后,在第5部分我们将总结本文并得出结论。
1.3 目的本文的目标是通过对煤层倾角和瓦斯含量进行概述、解析和说明,使读者深入了解两者之间的关系,并为煤矿行业工作者提供有关煤层倾角和瓦斯含量管理方面的知识。
同时,通过理论分析和实际案例分析,我们将尽力给出一些建议以提高煤矿安全管理水平。
2. 煤层倾角:2.1 定义和测量方法:煤层倾角是指地层中煤层与水平面之间的夹角。
它可以通过多种方法进行测量,其中最常用且最直接的方法是借助测斜仪或水平仪。
测斜仪是一种专门用于测量地层倾斜角度的工具,通过将其置于垂直坑道墙壁上来获取准确的煤层倾角数据。
2.2 影响瓦斯释放的因素:煤层倾角对瓦斯释放起着重要作用。
影响瓦斯释放的主要因素包括煤体孔隙结构、渗透性和孔隙度等特性以及地质应力状态。
较大的倾角会导致更大的埋深和压力,从而增加了地质应力对煤体产生影响的可能性。
此外,高倾角还会导致瓦斯在裂隙中积聚,使得其释放受到阻碍。
2.3 煤层倾角与瓦斯含量的关系:研究表明,煤层倾角与瓦斯含量之间存在一定的关系。
通常情况下,较大的倾角会导致煤中孔隙度降低和渗透性减弱,从而限制了瓦斯在煤层中的运移和释放。
煤层基本瓦斯参数测定方法综述1 煤层瓦斯含量测定煤的瓦斯含量测定方法有两种方法:间接方法和直接方法。
1.1 间接方法 1)煤的游离瓦斯含量按气体状态方程(马略特定律)求得 x y = VPT o /(TP o ξ)式中 V —单位质量煤的空隙容积,m 3/t ; P —瓦斯压力,MPa ;To 、Po —标准状况下的绝对温度(273K )与压力(0.101325MPa ); T —瓦斯绝对温度,T=273+t ,t 瓦斯的摄氏温度(o C ); ξ—瓦斯压缩系数;X y —煤的游离瓦斯含量,m 3/t 。
2)煤的吸附瓦斯含量按郎缪尔方程计算并考虑煤中水分、可燃物百分比、温度的影响系数;100)100()31.01(11)(W A W e bp abp x t to n x --∙++=- 式中e —自然对数的底,e=2.718;To —实验室测定煤的吸附常数时的实验温度,o C ; T —煤层温度,o C ;n —系数,按下式确定;n=p07.0993.002.0+;p —煤层瓦斯压力,MPa ; a 、b —煤的吸附常数;A,W —煤中灰分与水分,%; x x —煤的吸附瓦斯含量,m 3/t 3)间接法测定瓦斯含量的校正目前国内有关的规范和计算方法中,虽然都有针对煤层水分和温度的校正因数,但对瓦斯组分的影响却没有提到。
通过大量瓦斯组分资料的分析得出,煤层瓦斯组分中CH 4浓度是在较大范围内变化时,煤对不同气体的吸附能力相差很大。
如不给予足够重视,则可能造成测量结果出现较大偏差。
煤层瓦斯组分主要有CH 4,2N 和2CO 和少量重烃(10462H C H C -)等。
煤层瓦斯组分中2N 和2CO 占有相当大的比例,而重烃的浓度在大多情况下则是可以忽略不计的。
当煤吸附含多种成分的瓦斯时,在用郎缪尔方程公式中仍用以吸附纯CH 4气体测定的吸附常数来确定煤的瓦斯含量,将会导致较大的误差。
因为此时任何2N 或2CO 的存在均会减少CH 4含量。
瓦斯含量概述:煤层可解吸瓦斯含量(Wa)是指单位质量的煤在标准状况下直接测定和计算出的煤层自然解吸瓦斯含量,不包括常压吸附瓦斯含量(即不包括“常压吸附残存量”),单位为m3/t,其表达基准为原煤基。
瓦斯含量(W)包括煤层可解吸瓦斯含量(Wa)和常压吸附瓦斯含量(Wc)。
煤层可解吸瓦斯含量的直接快速测定法为快速测定煤层可解吸瓦斯含量提供一种有效的方法,直接快速地测定和计算出煤层可解吸瓦斯含量,为矿井瓦斯治理提供准确的依据。
可用于煤层突出危险性工作面及区域预测、预抽瓦斯效果评价以及矿井煤层瓦斯涌出量预测等。
煤层瓦斯含量直接测定法中可解吸瓦斯含量(Wa)的值包括“损失量瓦斯含量”(W1)、“常压解吸瓦斯含量”(W2)和“粉碎解吸瓦斯含量”(W3)。
损失量瓦斯含量(W1)值概述:)是指单位质量的煤芯从原始位置开始脱离煤体到被“损失瓦斯含量”(W1装入煤样筒之前这段时间内,在钻孔和巷道中所解吸出的瓦斯量换算为标况下的体积,该损失瓦斯含量需通过瓦斯解吸规律推算。
其推算方法为:通过记录煤芯从钻孔煤层深部取出到封入煤样筒中的时间,结合在井下及时测量煤样筒中煤芯的瓦斯解吸速度及瓦斯解吸量,来推算煤芯封入煤样筒之前的损失瓦斯含量。
常压解吸瓦斯含量(W2)值概述:)是指单位质量的煤芯从装入煤样筒开始到被粉碎“常压解吸瓦斯含量(W2之前,所解吸出的瓦斯含量换算为标况下的体积。
其测定方法为:将煤样筒带到地面实验室后,测量从煤样筒中的煤芯泻出瓦斯量,与井下测得的瓦斯解吸量一起计算出煤芯瓦斯解吸量。
粉碎解吸瓦斯含量(W3)值概述:“粉碎解吸瓦斯含量”(W3)是指在常压下单位质量的煤芯在粉碎过程中和粉碎后一段时间内所解吸出的瓦斯量换算为标况下的体积。
其计算方法为:称取煤样筒中的部分煤芯(与全部煤样具有相似性)两份,逐份装入密封的粉碎装置中加以粉碎,测量在粉碎过程中(粉碎时间3~5min)及粉碎后一段时间(约5min)内所解吸出瓦斯量,并以此为基准计算出全煤芯在粉碎后的瓦斯解吸量。
常压吸附瓦斯含量(Wc)概述:常压吸附瓦斯含量(Wc)为常压下煤样吸附的瓦斯含量,为常压不可解吸量,可采用朗格缪尔方程在标准大气压力条件下进行计算:式中1.下井前的准备工作井下取芯系统除打钻工人外要配备至少2名人员,1人操作1人记录;取芯系统主要为取芯管和井下解吸系统操作规程中的仪器及物品,下井前要进行清点以防遗漏。
需将充气后的密封装置浸入清水中检查气密性。
钻机及钻杆配套性:取芯方式分为巷帮取样和迎头走向取样。
①采用取芯管取样时:取芯管包括单层取芯管、双层采煤管和改进型双层三种型号;根据取芯管尺寸先施工预定深度的钻孔,钻孔直径由取芯管外径确定,如采用普通取芯管(外径73mm)可施工直径为90mm的钻孔;采用双层采煤管与改进型双层取芯管(外径89mm)可施工直径为108mm的钻孔,可用于顺煤层和穿层取样。
②采用ZCY-Ⅰ型钻孔引射取样装置时:选择相配套钻机和钻头进行,该取样方式仅用于顺煤层取样。
2、煤芯取样2.1 取芯管取样①取芯钻孔先用开孔钻头施工,采用湿式钻进;当钻进到预定深度后退出钻杆换用取芯管进行取芯;取芯过程水(风)量大小可根据煤层软硬情况进行调整。
②取芯管送达孔底后,调整钻进参数,进行取样钻进,同时用秒表记录起钻时间;钻进至取芯管装满为止,记录钻进结果时间;快速退出取芯管,将所取煤样进行适当分选,装进煤样筒,并用秒表记录煤样筒密封时间,取样工作结束;之后进行下一轮取芯作业。
③仔细做好以下记录:取芯时间、取芯位置、取芯位置埋深、取芯人员、钻机及钻头型号、开孔时间及位置、开孔高度、开孔倾角及方位角、煤样粒度大小、煤层厚度、取芯深度、钻机钻进到预定深度时停钻时间、取芯开始时间、取芯结束时间、钻杆退出钻孔时间和开始解吸时间。
2.2 ZCY-Ⅰ型钻孔引射取样装置取样对于ZCY-Ⅰ型钻孔引射取样装置参见其说明书。
3、煤层瓦斯含W量测定3.1损失瓦斯含量W1值的测定3.1.1 煤样封装及井下解吸①煤样取出后快速封入煤样筒,封入煤样筒煤样选取粒径较大且质量大于500g,然后将煤样筒出气嘴用乳胶管与井下解吸仪连接。
②煤样筒与井下解吸仪连接前准确读初值,井下解吸仪液面(凹液面)刻度并作记录作为初始刻度,连接瞬间待气体涌出后迅速读取液面刻度作为0min刻度并打开秒表计时。
③然后每一分钟读取液面刻度一次,直至30min结束。
④若解吸过程中解吸瓦斯体积达到井下解吸仪最大量程85%时,关闭煤样筒阀门重新给井下解吸仪灌水后再开启煤样筒阀门按照①操作步骤继续解吸,并将换水时间内的累加解吸量平均分配到换水时间上;⑤井下解吸瓦斯量数据用以推算瓦斯损失量W1;井下解吸结束后解吸仪读数终值与初始刻度读数之差即为井下瓦斯解吸量W21。
所读读数务必做好记录填入相应已准备的表格。
⑥解吸完毕后关闭煤样筒阀门,并放入清水中进行煤样筒气密性检测,若出现漏气现象则该样作废,若无漏气现象则放置一旁,待升井时一同带入实验室。
3.1.2 多组煤样的采取与解吸:重复上述取样与解吸操作进行下一次的取样解吸;待全部取样结束后收好工具放好升井。
3.1.3 注意事项:尽可能地减少取样时间;如实反映打钻过程中的喷孔、顶钻、排粉等情况;本次井下解吸系统操作过程中一定要注意煤样筒的气密性和井下解吸仪的防漏水性;煤样筒在升井到达实验室直至实验室解吸开始过程中一定确保阀门处于关闭状态;正确使用每个仪器,防止仪器损坏或丢失。
3.2常压解吸瓦斯含量W2值的测定;3.2.1 来样登记井下取芯与解吸人员升井后立即把装有煤样的煤样筒带入实验室进行地面瓦斯解吸,并记录到达实验室和开始地面解吸的时间。
3.2.2 解吸前准备工作①地面解吸装置包括两组解吸玻璃管(详见4.1),并配有甲基橙(指示剂)的工作液;②将煤样筒出气嘴连接到地面瓦斯解吸测量管(1500ml/根)上,开启地面解吸装置背光灯管,操作玻璃管操作手柄到吸水排气档,按动真空泵启动按钮进行排气吸水,当液面到达适当位置(根据瓦斯解吸量确定)时停止,调节解吸管操作手柄到隔绝真空泵连通状态,使解吸管处于密封状态。
③解吸管密封性检测:在打开煤样筒阀门解吸开始前观察液面下降情况,若在1min内玻璃量管内液面无下降则气密性良好,若存在要及时排除方可进行瓦斯解吸。
3.2.3 实验室常压解吸①在确认调试完好后,缓慢打开煤样筒阀门,隔一定时间间隔读取一次瓦斯的解吸量,时间间隔的长短取决于解吸速度;并注意观察解吸累计量的变化规律,发现异常及时处理,或报废。
②当单根解吸玻璃管内液面低于1300ml时,关闭煤样筒阀门进行换水,并重复上述操作步骤,直至一分钟内瓦斯泻出量少于5ml时结束(约40min)。
③记录周围环境的温度、大气压力及测试人员等。
④测量结束后,记录释放出的瓦斯量W22,W22与井下瓦斯解吸量W21之和换算为标况下单位质量瓦斯体积即为常压解吸瓦斯含量W2;解吸完毕后转入煤样称重操作系统。
3.2.4 多组煤样的解吸若有多组待解吸煤样,可依次按照4.3.2.3~4.3.2.4进行解吸,直至全部解吸结束。
3.2.5煤样总重称量电子天平使用见其说明书。
将上述常压解吸结束后的煤样从煤样筒倒入大煤样盆,将矸石等非煤物质剔除后进行煤样总重G称量,并做好相关记录。
3.3、粉碎解吸瓦斯含量W3值的测定3.3.1 粉碎二次煤样称量①从煤样盆中取两份相等量的二次煤样,记录二次煤样重量G2,煤样的质量一般取100~200g,选择整芯或较大块的煤样,确保二次煤样和全煤样有相同的特性。
两份二次煤样测试结果相差30%以上,则再取第三份二次煤样。
②若煤样粒度较大(粒径大于26mm),则用铁锤在破碎试验台上粉碎到较小颗粒(最大粒度不超过26mm),测量每份二次煤样的质量G2后,逐份将煤样装入粉碎机料钵中粉碎解吸。
3.3.2 常压粉碎解吸①连接解吸玻璃量管(1000ml/根),其操作与地面解吸系统中解吸玻璃量管操作相同,检查气路部分的气密性,保证气路系统和料钵、盖三者之间不漏气。
解吸玻璃量管气密性按照4.3.2.3中检测。
粉碎机料钵气密性检测:料钵卡紧后将气嘴与图1中解吸玻璃管气嘴1连接,将解吸玻璃管充水后处于工作状态,将解吸玻璃管气嘴1处于进气放水状态,待量管稳定后若1min内液面下降小于10ml则气密性良好。
②将称量好的二次煤样放入料钵内,盖好带有密封圈的盖子,并压紧密封严实。
③将粉碎机定时器定时为3~5min,运行时观测两份粉碎煤样的解吸瓦斯量体积W31或W32,当单根解吸玻璃管内液面低于850ml时要重新排气吸水后继续测定。
④若两份同质量的煤样瓦斯解吸量W31和W32相差小于30%,则取其平均值作为粉碎解吸瓦斯含量W3并作记录;⑤若二者相差大于30%,则要重新称取第三份二次煤样进行粉碎。
⑥煤粒在粉碎机粉碎3~5min左右,待粉碎至1min中瓦斯解吸量小于10ml 时为止。
⑦粉碎结束后,将料钵内煤样倒出并用棉花将料钵和滑块擦拭干净,重复上述步骤进行另一份煤样的粉碎,直至全部煤样粉碎结束。
3.3.2 煤样保存将未粉碎煤样、粉碎后的两次煤样分别装入煤样袋,并填写标签一同放入煤样袋保存;标签所填内容包括:取芯时间、取芯地点、取芯深度、煤样总重、粉碎二次煤样重量及其粉碎解吸量等。
3.3.3 注意事项:切勿长时间粉碎!二次煤样应及时粉碎;粉碎机要采取固定和减震措施;操作过程要防止碰撞,避免设备损坏。
粉碎机的详细操作见其使用说明书。
3.4、可解吸瓦斯含量Wa与瓦斯含量W值的计算Wa=W1+W2+W3W=Wa+Wc4、水煤芯质量校正当采用水排渣取样时,由于水分混入,煤芯质量增加,需对煤芯质量进行校正,采用其它排渣方式取样时则省略该步骤。
现场在取样点附近采用刻槽法在煤壁处采取原始煤芯进行原始煤芯水分的测定,对含量测定煤样进行水煤芯水分测定,则二者之差为混入水分百分比,按下式进行水煤芯质量校正:式中:——煤样全煤基质量,单位g;——水煤样质量,单位g;——煤样采取过程混入水分,单位%;。