煤层透气性系数测定及计算方法
摘要
瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg，所以，它常积聚在巷道的上部及高顶处。瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯的燃烧、爆炸性是矿井主要灾害之一。
矿井瓦斯是矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。有时单独指甲烷。它是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。另外，在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。
煤层透气性系数是衡量瓦斯等气体在煤层内流动难易程度的物理量，用λ表示，m2/(MPa2·d)
关键词：矿井 瓦斯 煤层透气性系数
一 矿井概况及井田地质特征
1.1 矿区概述
车集矿位于河南省永夏矿区东南部，行政区属于永城县茴村、高庄及候岭三个乡。地理坐标为：东经116°30′，北纬33°57′。井田中心西距永城县15km，北距陇海铁路夏邑车站77km，东距青（青龙山）阜（阜阳）铁路百善车站15km，东南距矿区规划铁路接轨点青町车站35km（直线距离），距矿区规划铁路客运站8.5km。通往徐州市及宿县的两条主干公路，分别从井田北部和南部通过，由新庄矿井至永城县的公路从工业广场门前穿过，交通非常方便。
1.2 井田地质特征
1.2.1 井田地形及煤系地层概述
本井田位于淮河冲积平原北部，地面自然标高在+31～+34m之间。地形微向东南倾斜，地势平坦。
精查地质报告基本查明了井田的煤层赋存情况、构造情况、煤质以及水文地质条件。
本井田属华北上古生界聚煤区，为新生界沉积物所掩盖。据钻孔揭露下伏地层由老至新有：中下奥陶统（O1-2）、中上石炭统（C2-3）及二叠系（P）。
QB
晋 城 无 烟 煤 集 团 企 业 标 准
QB019----2012
煤层瓦斯含量测定技术标准
XXXXX 发布 XXXXXX实施
山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 发布目 录
1 范围 ........................................................................................................................... 1
2 规范性引用文件 ....................................................................................................... 1
3 术语及定义 ............................................................................................................... 1
4 测定方法分类 ........................................................................................................... 2
前 言
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
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 MWYZ－III 1.7 2 48 60~65 中间直杆，外护管连接
MWYZ－IV 1.5 2 60 70~75 全部护管连接
1.1.3测点布置
瓦斯性质及瓦斯参数测定
瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷。瓦斯是一种无色、无味、无臭、可以燃烧或爆炸的气体，难溶于水，扩散性较空气高。瓦斯无毒，但浓度很高时，会引起窒息。
瓦斯在煤层中的赋存形式主要有两种状态：在渗透空间内的瓦斯主要呈自由气态，称为游离瓦斯或自由瓦斯，这种状态的瓦斯服从理想气体状态方程；另一种称为吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔表面上和在煤的微粒内部，占据着煤分子结构的空位或煤分子之间的空间。实测表明，在目前开采深度下(1000～2000m以内)煤层吸附瓦斯量占70％～95％，而游离瓦斯量占5％～30％。
煤层瓦斯含量是指单位质量煤体中所含瓦斯的体积，单位为m3/t。煤层瓦斯含量是确定矿井瓦斯涌出量的基础数据，是矿井通风及瓦斯抽放设计的重要参数。煤层在天然条件下，未受采动影响时的瓦斯含量称原始含量；受采动影响，已有部分瓦斯排出后而剩余在煤层中的瓦斯量，称残存瓦斯含量。影响煤层原始瓦斯含量的因素很多，主要有：煤化程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造、水文地质条件等。
