测定瓦斯含量概述

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%；。