煤层瓦斯基本参数测定方案.
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大黄山豫新煤业有限责任公司大黄山煤层瓦斯基本参数测定及其突出危险性鉴定实施方案大黄山豫新煤业有限责任公司通风部2010年3月目录一、前言二、矿井基本情况1、交通位置2、地形地貌3、井田构造4、煤系地层及煤层5、开拓、开采三、通风、瓦斯四、技术方案1、煤样瓦斯参数实验测定1)坚固性系数测定步骤:2)瓦斯放散初速度测定步骤(WFC-2型)3)煤层瓦斯含量4) 煤层瓦斯压力测定5)煤层测压孔布置:五、煤层突出危险性评价六、工作安排说明七、所需设备和材料准备一、前言近年来所属矿井随着开采深度和开采强度的增加,瓦斯灾害越来越严重,矿井安全生产面临着许多新问题。
对于瓦斯矿井而言,瓦斯事故是煤矿的重大灾害和安全隐患之一。
在瓦斯综合防治中为避免盲目性,作到经济、有效、可靠和有预见性,需要对矿井煤层的瓦斯基本情况有一个准确的把握。
通过对瓦斯参数测定,确定煤层的瓦斯压力、煤的相关物理性质等特性,为瓦斯综合治理方案的制定,以及瓦斯抽放设计和综合利用提供基础和依据。
为此,新疆大黄山豫新煤业有限责任公司,根据大黄山煤矿采掘部署情况,现场测定+690、+772、+733中大、+733八尺煤层的瓦斯压力;同时取煤层的煤样,实验室分别测定煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度ΔP。
根据上述煤层瓦斯基本参数的测定并计算的结果,依据有关标准对大黄山煤矿煤层的突出危险性进行鉴定(或评价)。
二、矿井基本情况1、交通位置新疆豫新煤业公司大黄山煤矿位于阜康市、距乌鲁木齐125km,行政区划属阜康市管辖。
矿区以北7km有乌--奇公路和吐--乌--大高等级公路通过,矿区的沥青公路与之相连,交通较为方便。
新疆国土资源厅新疆生产建设兵团农六师大黄山煤矿划定矿区范围。
整个范围由8个拐点圈定,勘探区东西长约3.5km面积8km2。
由农六师于1958年建井,设计年产量9万吨,1997年后,通过逐年的技术改造后,现实际生产能力为60万吨,主要开采中大槽、八尺槽、2、地形地貌矿区地处准噶尔盆地东南缘之博格达山北麓低山~丘陵地带,地表植被稀疏,地形以黄山河为界东西各具特点。
瓦斯参数测定及措施效果检验消突评价相关要求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、瓦斯基本参数测量一、瓦斯基本参数测定的内容及原则一)用作瓦斯喷出量预测及瓦斯煤层气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0.1mpa)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1t煤中所含瓦斯的立方米数。
煤层瓦斯含量又可分为:煤层瓦斯完整含量――未受到开采采动及煤层气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――单位质量原煤中所含的瓦斯量。
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就是指瓦斯成矿于煤层中所呈现出的气体压力,即为气体促进作用于孔隙壁的压力。
煤层瓦斯压力的单位通常用mpa则表示。
煤层瓦斯压力又可以分成: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。
煤层瓦斯存留压力――受到开采采动及煤层气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12.煤层瓦斯含量<8m3/t)2.煤层的结构毁坏类型(ⅰ~v类):用煤层的结构特征、光泽、节理性质、断口性质及强度等指标综合充分反映的煤层被毁坏程度。
4.煤样的瓦斯阴之木初速度(△p):实验室测量的溶解瓦斯煤样在忽然卸压后最初一段时间内MALDI瓦斯释出快慢的相对指标。
5.煤样的坚固性系数(∫):用炖煮法测定的煤样抗炎碎裂强度指标。
6.煤的瓦斯MALDI特征曲线:现场实行煤样经实验室真空退附后,取值相同的溶解瓦斯压力并使其吸附平衡,然后而令其在大气压力状态下展开瓦斯MALDI量随MALDI时间关系的测量,统计分析得出结论MALDI特征参数。
发生改变吸附平衡的瓦斯压力,得出结论相同的MALDI特征参数,获得吸附平衡瓦斯压力与MALDI特征参数之间的关系曲线,该曲线即为为煤样的瓦斯MALDI特征曲线。
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。
煤层瓦斯基本参数测定方案二零一三年八月目录1 煤层瓦斯压力测定 (1)1。
1 测压操作步骤 (2)1.2 瓦斯压力测定结果 (3)2 煤层瓦斯含量测定 (3)2.1 测定方法及过程 (4)2。
2 煤层瓦斯含量测定结果 (5)3 煤层透气性系数测定 (7)3。
1 测定原理 (7)3。
2 测定方法 (8)3。
3煤层透气性系数计算结果 (9)4 钻孔瓦斯流量衰减系数的测定 (9)4.1 测定原理 (10)4.2 测定方法 (10)5 煤的破坏类型测定 (12)6 煤的坚固性系数测定 (12)6.1 仪器设备 (12)6。
2 煤样制取 (12)6。
3 测定步骤 (13)6。
4 数据计算 (13)7 瓦斯放散初速度测定 (14)7.1 仪器设备 (14)7.2 煤样制取 (14)7。
3 测定步骤 (14)7。
4 数据计算 (15)8 煤层瓦斯吸附常数测定 (15)8。
1 煤样制取 (16)8.2 测定步骤 (16)8.3 试验结果输出 (18)9 煤层瓦斯钻屑指标测定 (19)9。
1 钻屑量测定 (19)9.2 钻屑瓦斯解吸指标测定 (19)煤层瓦斯基本参数的测定主要包括煤层瓦斯压力、含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、煤的破坏类型、坚固性系数、放散初速度、瓦斯吸附常数、煤层瓦斯钻屑指标、钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯抽采参数的测定。
煤层瓦斯基本参数的测定,可以为矿井瓦斯防治和瓦斯抽采提供基础参数支持,同时可以指导瓦斯管理,采取有效的瓦斯治理安全技术措施,合理使用煤矿瓦斯治理的资源,减少瓦斯管理及治理费用的浪费,确保煤矿的安全生产。
1 煤层瓦斯压力测定煤层瓦斯压力测定的钻孔布置在岩石巷道内,均为穿层钻孔,封孔方式和测压方法严格执行《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》(AQ/T 1047—2007)的有关规定.采用注浆封孔测压法,封孔材料为水泥浆加速凝剂、膨胀剂等,利用压风将密封罐内的水泥浆注入钻孔内,测压方式为被动测压法,即钻孔封孔完成后,等待被测煤层瓦斯的自然渗透达到瓦斯压力平衡后,测定煤层瓦斯压力.首先在距被测煤层一定距离的岩巷内打孔,孔径一般取直径φ75mm以上,钻孔最好垂直煤层布置,成孔后在孔内安设测压管,然后对钻孔进行封孔(〉10m);封孔后,安设压力表开始测压。
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。
1.1.2测定仪器测试仪器选用华北科技学院研发的MWYZ-IV型和MWYZ-III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。
巩义铁生沟煤业有限责任公司15采区二1煤层瓦斯基本参数测定技术方案编制单位:河南理工大学编制人:杨韶昆2013年09月28日技术方案会审表煤层瓦斯基本参数是煤层瓦斯储量计算、瓦斯涌出量预测、煤与瓦斯突出危险性预测、瓦斯抽放评价和煤矿瓦斯灾害综合治理的基础性参数。
巩义铁生沟煤业有限公司是一年产量120万吨的生产矿井。
根据河南省煤炭工业局“豫煤安[2006]251号”文件(2006年4月)批复,铁生沟煤矿瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井。
矿井15采区为新开接替采区,目前,15采区三条岩石下山巷道已掘进完成,为了采区安全生产,早期掌握该区瓦斯赋存情况,在揭煤前必须进行煤层瓦斯含量、压力及煤层透气性系数等基本参数的测定工作。
以期指导矿井安全生产工作,对采区揭煤和瓦斯抽放设计提供依据。
为提高瓦斯基本参数准确和精度,确保各项测定工作的顺利进行,特编制本方案。
一、取样钻孔兼测压孔布置按照煤炭行业标准MT/T638-1996中有关测压钻孔的要求,在具体选择测压孔位置时,应避开地质构造裂隙带、采动等影响范围,测压孔见煤点与地质构造裂隙带、采动影响范围至少要大于40m;同一地点设2个测压孔时,两个测压孔的见煤点的距离应大于20m。
根据以上要求并结合现有的巷道条件,本次测定取样工作安排在15采区上、下车场内,同一测点分别设置2个钻孔,下山联络巷内设置2个钻孔。
本次测定工作计划共布置6个取样钻孔,其中上下车场和中部联络巷内各设置1个测压孔。
开孔位置布置在距巷道底板高度1.6m处,开孔仰角在35°~45°,与巷道走向夹角为90°。
每个测点两测点相距20米以远。
由于采区内煤层厚度变化较大,为保证取样成功,决定在每个钻孔中根据不同深度分别取2个煤样。
取样位置在见煤1.5m和进入煤层3m处。
钻孔开孔平面位置图如图1、钻孔剖面图见图2所示。
钻孔布置参数见表1。
表1 钻孔布置参数表图2 钻孔布置剖面图以上6个钻孔见煤后,利用取芯钻,根据要求采取煤样,然后将煤样立即装入特制的煤样罐中进行密封,并利用瓦斯解吸仪在现场解吸测定瓦斯解吸量;然后密闭后送至实验室进行残余瓦斯含量的测定等瓦斯基本参数和工业分析。
煤层瓦斯基本参数测定方案二零一三年八月目录1 煤层瓦斯压力测定 (1)1.1 测压操作步骤 (2)1.2 瓦斯压力测定结果 (3)2 煤层瓦斯含量测定 (3)2.1 测定方法及过程 (3)2.2 煤层瓦斯含量测定结果 (4)3 煤层透气性系数测定 (6)3.1 测定原理 (6)3.2 测定方法 (7)3.3煤层透气性系数计算结果 (8)4 钻孔瓦斯流量衰减系数的测定 (8)4.1 测定原理 (8)4.2 测定方法 (9)5 煤的破坏类型测定 (10)6 煤的坚固性系数测定 (10)6.1 仪器设备 (10)6.2 煤样制取 (10)6.3 测定步骤 (11)6.4 数据计算 (11)7 瓦斯放散初速度测定 (12)7.1 仪器设备 (12)7.2 煤样制取 (12)7.3 测定步骤 (12)7.4 数据计算 (13)8 煤层瓦斯吸附常数测定 (13)8.1 煤样制取 (14)8.2 测定步骤 (14)8.3 试验结果输出 (16)9 煤层瓦斯钻屑指标测定 (16)9.1 钻屑量测定 (16)9.2 钻屑瓦斯解吸指标测定 (16)煤层瓦斯基本参数的测定主要包括煤层瓦斯压力、含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、煤的破坏类型、坚固性系数、放散初速度、瓦斯吸附常数、煤层瓦斯钻屑指标、钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯抽采参数的测定。
煤层瓦斯基本参数的测定,可以为矿井瓦斯防治和瓦斯抽采提供基础参数支持,同时可以指导瓦斯管理,采取有效的瓦斯治理安全技术措施,合理使用煤矿瓦斯治理的资源,减少瓦斯管理及治理费用的浪费,确保煤矿的安全生产。
1 煤层瓦斯压力测定煤层瓦斯压力测定的钻孔布置在岩石巷道内,均为穿层钻孔,封孔方式和测压方法严格执行《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》(AQ/T 1047-2007)的有关规定。
采用注浆封孔测压法,封孔材料为水泥浆加速凝剂、膨胀剂等,利用压风将密封罐内的水泥浆注入钻孔内,测压方式为被动测压法,即钻孔封孔完成后,等待被测煤层瓦斯的自然渗透达到瓦斯压力平衡后,测定煤层瓦斯压力。
首先在距被测煤层一定距离的岩巷内打孔,孔径一般取直径φ75mm以上,钻孔最好垂直煤层布置,成孔后在孔内安设测压管,然后对钻孔进行封孔(>10m);封孔后,安设压力表开始测压。
前两个小时每30分钟记一次压力指示值,测压的前三天,需要每天记录一次压力表的指示值;以后每隔两天记录一次压力表的指示值。
当压力表的压力指示值连续四天没有变化时,其压力即为煤层原始瓦斯压力,压力测定结束,即可进行煤层透气性系数测定。
封孔方式采用水泥砂浆封孔,穿层钻孔的封孔方式示意图如图1所示:下向孔上向孔1煤层2钻孔3水泥砂浆4测压管5挡盘6注浆管7返浆管8压力表9三通10球阀11放水器12注浆泵13水泥砂浆池14挡板图1 测压钻孔注浆封孔示意图封孔长度取决于封孔段岩性及其裂隙发育程度。
岩石硬而无裂隙时可适当缩短,但不能小于5m;岩石松软或有裂隙时应增加。
成孔以后,将测压管和注浆管连同圆楔形木塞一起置于测压钻孔之中,并将木塞在孔口紧固。
水泥沙浆封孔一般采用压缩空气作为动力把充填物送入测压孔中,水泥与沙子的配比为1:2.5。
为避免水泥沙浆凝固后出现收缩现象,也可在普通水泥中按重量加入少量的水泥膨胀剂。
封孔长度应在10m以上;经24小时凝固,安设截止阀和压力表开始测压。
钻孔施工采用ZY750型液压钻机。
钻孔要穿过煤层,并进入煤层顶板或底板,穿入顶(底)板深度0.5m,具体操作时以钻孔不再排煤粉,开始排岩粉为准。
1.1 测压操作步骤①当钻孔即将见煤,穿透煤层以及清洗钻孔,排除孔中积水和岩屑,都要详细记录参数(开孔及终孔时间、方位角、倾角、孔深、煤厚)。
②测压人员要及时组装测压管,尽快封闭测压孔。
测压管的安装长度视钻孔深度而定,一般应尽可能靠近煤层。
③测压人员将测压管下至预定位置时,为了保证测压管不漏气,在管连接口处,缠上适量的生胶带。
④在孔口上打上防滑楔,以保安全。
⑤注浆人员将搅拌均匀的水泥沙浆倒入喷浆罐内,数量可占其容积的三分之二,将罐盖压紧,然后把注浆管插入钻孔中,采用压气封孔时,借助喷浆罐将水泥沙浆由孔口向孔底逐渐充填,直至注满为止。
⑥待凝固24小时后,安装压力表。
安装时要仔细检查压力表密封垫圈是否合格,为可靠起见,最好也缠绕适量的生胶带。
⑦安装压力表后,及时观察前二个小时压力值变化,每30分钟记录一次。
⑧在整个测压过程中,前三天,每天记录2至3次压力值,以后每天要观察记录一次压力值的数据,若发现有异常情况要及时分析处理。
⑨如瓦斯压力连续三天无变化,则可认为这个稳定压力就是煤层瓦斯压力。
1.2 瓦斯压力测定结果测压钻孔密封装表后,定时观察和记录瓦斯压力,并仔细检查漏气情况,观测时间不少于20~30d,如瓦斯压力在3d内变化小于0.015MPa,则可认为这个稳定的压力就是煤层瓦斯压力。
煤层瓦斯压力测定结果记录表如表1所示:表1 煤层瓦斯压力测定记录表2 煤层瓦斯含量测定煤层瓦斯含量是单位体积或重量的煤体中所含的瓦斯量(换算为标准状态),常用m3/t或m3/m3作为计量单位。
煤层瓦斯含量是煤层瓦斯的主要参数,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、煤层瓦斯赋存规律研究、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。
2.1 测定方法及过程采用DGC型瓦斯含量直接测定装置测定瓦斯含量,测压孔见煤后,停钻取样,开始测量瓦斯含量井下解析。
具体测定过程如下:①打钻遇煤前采样人员到达采样现场,准备好取芯钻头、取芯管HF-5型解析仪、煤样罐、秒表、扳手、夹子、大气压力表、铁桶或塑料桶一个(盛水)。
②钻孔遇煤后,采用直径为Φ73mm岩芯管采取煤芯。
③钻煤完后,煤芯提到孔口时,尽快地从煤芯管中取出煤芯,采取中间完整部分,装入罐中密封。
控制这段时间在2min之内。
煤芯中混合有夹矸及杂物时给予剔除。
注意煤样不得用水清洗,保存原状装罐,也不要去压实。
煤样距罐口留10mm的间隙最好,煤样约400g左右。
④将煤样罐与HFJ-5型解吸仪连接进行现场解吸(如图2所示),其步骤为:将仪器倒立,拧开灌水口塞子,用手指堵住出水口和进气口,将仪器内部量筒内装满水至螺纹以上,排出筒内气泡后拧紧塞子,将仪器正立,松开手指,然后将仪器放置于巷道底板平整处或悬挂起来,将针头插入煤样罐,再将胶管与进气口相连,即开始解析测量。
此时气体进入量管内后,水通过排水口排出。
在煤样罐与解吸连接时打开秒表记录时间,每分钟记录一次数据,直到30min结束。
⑤当解吸过程中井下解吸仪需要换水时,不停止秒表,用夹子夹住胶管,拔下,将备用的清水灌入,方法同第4步,然后插上胶管松开夹子继续测定。
当换水完毕后开启阀门,到整数时间时读数,这样把关闭阀门期间累加解吸量平均到关闭阀门时间段上。
⑥现场解吸完成后,拔出针头,将取样罐拧紧,泡在水中检查是否有漏气现象,若有渗漏,再拧紧,然后再检查气密性,直至不漏气为止。
瓦斯含量测定取样和井下现场解析到此结束。
⑦在上述采样和解吸过程中要记录采样时间、采样地点、采样深度,记清钻孔遇煤时间,钻进时间,起钻时间,钻具提到孔口时间,煤样装罐时间,开始解吸测定时间,以及解吸测定时的气温,水温和取样点气压。
⑧将煤样罐送往煤矿化验室进行实验室瓦斯含量解吸,得出煤层瓦斯含量值。
图2 HFJ-5型解吸仪与煤样罐连接图2.2 煤层瓦斯含量测定结果煤层瓦斯含量包括井下瓦斯解吸量、地面常压瓦斯解吸量、常压粉碎瓦斯解吸量和常压吸附瓦斯量几个部分。
1、井下瓦斯解吸量井下钻孔取芯后选取粒径较大、保质性好的煤块快速装入煤样筒,读取初值后快速与井下解吸仪连接开始解吸,然后每分钟记录一次读数,直至30min后解吸结束,关闭煤样筒阀门,读取井下瓦斯解吸量为W21,根据瓦斯解吸速度、损失时间t结合解吸模型可进行损失瓦斯含量W1的计算。
记录取芯时间、取芯位置、取芯人员、钻孔信息、煤样粒度大小描述(五类),如表2所示:表2 瓦斯含量测定井下解吸测定结果表表3 煤层瓦斯含量测定结果表3 煤层透气性系数测定煤层透气性表示煤层瓦斯流动的难易程度,是衡量煤层瓦斯预抽难易程度的重要指标。
3.1 测定原理我国井下直接测定煤层透气性系数方法是中国矿业大学法——径向不稳定流动理论。
径向流量法测定煤层透气性系数是以瓦斯在煤层中径向流动理论为基础而得出的煤层透气性系数测定和计算方法,其基本假设为:①在钻孔瓦斯流动范围内,煤层均质且各向同性;②钻孔垂直煤层(至少偏斜角不超过30°)贯穿煤层,在瓦斯流动场内煤厚不变;③煤层顶底板不漏气且不含有瓦斯;④打开钻孔之前,孔内瓦斯压力为原始瓦斯压力,打开后则始终保持大气压力;⑤瓦斯在煤层中的流动为等温过程,且温度等于煤层温度;⑥瓦斯在煤层中的流动服从达西定律。
⑦据煤层瓦斯基础参数和钻孔瓦斯涌出规律,采用下述公式对煤层透气性进行试算和验算:A= qr0/(P02-P12),B= 4tP01.5/(αr02)F0=10-2~1 λ= A1.61B(1/1.64)F0=1~10 λ= A1.39B(1/2.56)F0=10~102λ= 1.1A1.25B(1/4)F0=102~103λ= 1.83A1.14B(1/7.3)F0=103~105λ= 2.1A1.11B(1/9)F0=105~107λ= 3.14A1.07B(1/14.4)式中:F 0—时间准数,F 0=B λ;λ—煤层的透气性系数,m 2/(MPa 2·d); P 0—煤层中的原始瓦斯压力,MPa ;P 1—测量时钻孔中的瓦斯压力,一般为0.1MPa ; r 0—钻孔半径,m ;q —排放时间为t 时,钻孔单位面积煤壁上的瓦斯涌出量m 3/(m 2.d), q = Q /(2πr 0L );Q —排放时间为t 时, 钻孔的瓦斯流量,m 3/d ; L —钻孔见煤长度,一般取煤厚,m ; t —打开阀门后的时间,d ;α—煤层瓦斯含量系数,m 3/(m 3.MPa 0.5),p W=α;W —煤层瓦斯含量,m 3/m 3;P —确定煤层瓦斯含量时的瓦斯压力,MPa 。
由于计算透气性系数公式式子较多,须采用试算法来确定选取的计算式。
即先选用其中任一个式子计算出λ值,然后将算出的λ值代人公式,校验F 0是否在选用公式的适用范围内。
如在试用范围,则选式正确,算出的λ值即为煤层透气性系数;如不在适用范围,则需重新选公式计算λ值,更新校验F 0值是否在选用公式的适用范围内。
3.2 测定方法钻孔径向流量法测定煤层透气性系数的具体做法是:首先垂直煤层打一贯穿煤层的钻孔,密封钻孔并测出煤层原始瓦斯压力。
测完压力后,打开阀门,使钻孔内压力降至大气压力,测出各个时刻钻孔自然瓦斯排放量,代入上述有关公式,求出λ值。