煤层瓦斯含量测定方法评述
煤层瓦斯含量是煤矿瓦斯主要基础参数之一, 它决定着矿井瓦斯等级,矿井瓦斯涌出量的大小,也 是预测和鉴定煤层和矿井煤与瓦斯突出危险性及抽 放瓦斯和评价矿井瓦斯灾害危险程度的主要指标。 因此,煤层瓦斯含量测定一直是国内外煤矿安全研 究的课题。准确测定煤层瓦斯含量是矿井瓦斯管理 和科技试验经常进行的一项工作[2 - 3]。
1 煤层瓦斯含量的测定方法
1. 1 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:
X=
abp
100 ·
-
Aad
-
Mad ·
1
+ 10 Kp
1 + bp
100
1 + 0. 31Mad ρ
( 1)
式中: X 为煤层瓦斯含量,m3 / t; a 为吸附常数, 为试验温度下的极限吸附量,m3 / ( t·r) ; b 为吸附 常数,MPa - 1 ; p 为煤层绝对瓦斯压力,MPa; Aad 为煤 的灰分,% ; Mad为煤的水分,% ; K 为煤的孔隙体积, m3 / m3 ; ρ 为煤的视密度,t / m3 。
Comment on Coal Seam Gas Content Measurement Methods
WANG Zhen - yu,WANG You - an ( Shenyang Branch of China Coal Research Institute,Fushun 113122,China) Abstract: Coal seam gas content is coal mine gas basic parameter,and the accuracy of gas content measurement affects the design and safety of mine production management,scientific experiments. The paper makes a presentation of the study and application of domestic and international coal seam gas content measurement methods,and focuses on the application of China’s coal seam gas content. It highlights that the calculation of the initial desorption gas loss amount of coal samples exposed is inaccuracy as using direct method to collect coal samples in geological survey and underground drilling to determine gas content,and points out the improvements in the collection of coal sample. Key words: gas content measurement; direct method; indirect method; gas loss amount
1) 我国自 20 世纪 60 年代起,在地勘钻孔中采 用集气式岩芯采取器测定煤层原始瓦斯含量,但其 测定的成功率仅为 50% ~ 60% ,近年来已逐渐被淘 汰[4]。当前我 国 地 勘 时 期 广 泛 使 用 解 吸 法 测 定 煤 层原始瓦斯含量。
我国在煤层瓦斯含量直接法测定方面曾先后研 究过密闭式,集气式煤芯采取器和解吸法。解吸法 直接测定煤层瓦斯含量当前在我国得到普遍推广应 用,并已制定了相应的国家标准。 1. 2. 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。
煤层瓦斯含量是单位质量( 或体积) 煤中所含 有的 瓦 斯 体 积 ( 标 准 状 态) 量,其 单 位 是 mL / g 或 m3 / t ,煤层未受采动影响时的瓦斯含量称为原始瓦 斯含量。如果煤层受采动影响或经过人工抽放已排 出部分瓦斯,则剩余在煤层中的瓦斯量称为残存瓦 斯含量。影响煤层瓦斯含量的因素主要有: 成煤地 质史、地质构造、煤层赋存条件、煤层围岩性质、煤的 变质程度、岩浆活动、水文地质条件等[1]。
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。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
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2012 年全国煤矿安全学术年会论文集
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。 1. 2 直接法
对我国煤层瓦斯含量的应用情况加以描述。并重点指出,当前我国用直接法在地勘及井下钻孔
中采集煤样测定瓦斯含量时,煤样暴露初始解吸瓦斯损失量计算中的不准确性,并指出在采集煤
样时的改进意见。
关键词: 瓦斯含量测定; 直接法; 间接法; 瓦斯损失量
中图分类号: TD712
文献标志码: B
文章编号: 1003 - 496X( 2012) S0 - 0129 - 04
分析·探讨
( 2012 增刊)
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煤层瓦斯含量测定方法评述
王震宇,王佑安
( 煤炭科学研究总院 沈阳研究院,辽宁 抚顺 113122)
摘 要: 煤层瓦斯含量是煤矿瓦斯主要基础参数,对瓦斯含量测定的准确度影响到矿井的设计及
安全生产管理,科学实验。对国内外煤层瓦斯含量测定方法的研究和应用情况作了介绍,并侧重