瓦斯抽采基本参数及其测定方法

瓦斯抽采基本参数
2、煤层瓦斯含量 1）定义 在自然条件下，单位质量或体积的煤体中 所含的瓦斯量。m3/t煤或m3/m3煤. 2）重要性： 煤层瓦斯含量是决定煤层瓦斯储量、瓦斯 涌出量和突出危险性大小的主要因素之一， 是进行瓦斯管理等工作的基础参数。
瓦斯抽采基本参数
2、煤层瓦斯含量 3）煤层瓦斯含量测定：
瓦斯抽采基本参数
瓦斯来源分析 矿井瓦斯来源是确定抽放方法的主要依据，因此， 应尽量详细地做好下述测定工作： (1)必须测定出掘进、采煤与采空区的瓦斯涌出量分 别占全矿井瓦斯涌出量的比例； (2)必须准确地判断出采区工作面的瓦斯主要是来自 本煤层还是邻近层。 • 一般把回采工作面老顶初次冒落前的平均瓦斯涌 出量认为是本煤层的瓦斯涌出量。而将老顶初次 冒落后的平均瓦斯涌出增加量认为是邻近层的瓦 斯涌出量。
瓦斯抽采基本参数
1．瓦斯压力 2）瓦斯压力的测定 • 测定选点与测定工作应注意： (1)测定地点要选在无断层、裂隙等地质构造处，瓦 斯赋存状况要具有代表性； (2)测压巷道距煤层的岩柱距离不应小于10m； (3)测压孔的孔径以75mm为宜，要贯穿整个煤层(厚 煤层应钻入煤层3m以上)，完钻后应及时封孔， 封孔要严密，测压管接头不得漏气。
瓦斯抽采基 本参数
1．瓦斯压力
1）定义、重要 性与规律 （3）分布规律：
我国部分矿井 实测煤层原始瓦斯
矿井 北票台吉一井 阳泉一矿
煤层 4 3
垂深H(m) 560 713 415 363 513 633 652 40 118 388 214 252 70 207 218 432 493 650 245 482 520 780
机械压入填料封孔示意图
瓦斯抽采基本参数
1．瓦斯压力
2）瓦斯压力的测定
3 4 5 2 9 10 12 11 8
1、补充气体入口 3、加压手把 5、胶圈 7、胶圈 9、阀门 11、粘液 2、固定把 4、推力轴承 6、粘液压力表 8、高压胶管 10、二氧化碳瓶 12、粘液罐
6
7
1
胶圈密封液封孔示意图
瓦斯抽采基本参数
煤层瓦斯抽采基本参数 及其测定方法
俞启香 (教授、博导、国家安全生产专家） 中国矿业大学 国家煤矿瓦斯治理工程研究中心
主要内容
1．瓦斯压力 2、煤层瓦斯含量 3、煤层透气性系数 4、钻孔流量衰减系数 5、超前钻孔有效排放半径的测定 （瓦斯流量法） 6、气体流量的测量 7、一些单位换算
瓦斯抽采基本参数
瓦斯抽采基本参数2）瓦斯压力测定（煤层钻孔）
胶囊、复合材料、聚胺脂综合封孔法封孔实例： 平煤十二矿已15-31010进风巷瓦斯压力测定 钻孔孔径89mm，本煤层钻孔深度不低于50m （钻孔内煤粉吹净）与巷道水平夹角90度，俯 角-4度，封孔深度35m，测压点垂深1180m。 封孔浆液压力4Mpa。封孔材料：普通硅酸盐 水泥中掺入5%的铝酸盐水泥（AT16）。 封孔后瓦斯表压力（MPa）与时间关系表
瓦斯抽采基本参数
1．瓦斯压力
1）定义、重要性与规律 （1）定义：
①煤层瓦斯压力是煤中游离瓦斯分子热运动撞击所形成的
压强。 ②未受采动影响区域的瓦压力称为原始瓦斯压力， ③受采动影响已排放瓦斯区域的煤层瓦斯压力称为残存瓦斯 压力。 （2）重要性：煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量和突出危 险性大小的主要因素之一，是进行瓦斯管理等工作的基础 参数。
2）瓦斯压力测定（煤层钻孔）
胶囊、复合材料、聚胺脂综合封孔法封孔工艺： 煤层钻孔施工→埋测压管（前端进气室2）→ 封孔胶囊3→10m测压管→封孔胶囊5→10m测 压管→封孔胶囊4→固定圆环13→安装软绳 14→注浆管10→10~12m测压管→通过注水软 管7向封孔胶囊3注水使用单组份聚胺脂膨胀→ 通过注水软管8向封孔胶囊4注水使用单组份聚 胺脂膨胀→通过注浆管10向封孔胶囊3~4间的 钻孔高压注浆（注浆压力不低于10MPa→堵塞 胶囊、复合材料、聚胺脂综合封孔法 排气软管9和注浆管10→通过注水软管6向封孔 胶囊5注水使用单组份聚胺脂膨胀，进一步对 注入胶囊间的浆料进行增压→依次调制双组份 聚胺脂17、16、15→将双组份聚胺脂15、16、 17利用软绳14和圆环13送到封孔胶囊4位置→ 双组份聚胺脂17膨胀封堵4~17钻孔空间→双 组份聚胺脂16膨胀充填钻孔壁裂隙→双组份聚 胺脂15膨胀进一步充填钻孔壁裂隙→安装压力 表→三天后补压至预计瓦斯压力的50%→每天 观测→测定测压地点实际空气压力→结果确定 胶囊实物照片
Prof. Dr. Cheng
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
瓦斯抽采基本参数
1．瓦斯压力
2）瓦斯压力的测定
前端筛管 挡料圆盘 填充材料 木锲 测压管 Φ6~10mm 钻孔
Φ50~75m m
不小于8m
压 力 表
人工填料封孔示意图
瓦斯抽采基本参数
1．瓦斯压力 2）瓦斯压力的测定
测压室
煤层
测压导管
测压钻孔 回液管 注浆管
抽放钻场 封孔段
瓦斯抽采基本参数
2、煤层瓦斯含量 3）煤层瓦斯含量测定：
（2）井下解吸法 该法推算试样采集过程中的漏失瓦斯量经验式有：
② Q1=at -i
ⅰ将煤心分为五种（完整、不完整、块状、块粒混、 粒状）类型，分别测定其Qt=at -i实验值，统计确定 各类a、i常数。
ⅱ漏失瓦斯量按Qt=at –i计算，如某块粒混合状煤心： Qt=8.1911t -0.881。
瓦斯压力 p(Mpa) 5.12 6.86 1.2 3.5 4.8 7.5 7.85 0.57 1.28 2.97 2.18 2.6 0.45 1.91 1.52 4.95 2.4 4.4 0.2 2.96 3.63 4.9
瓦斯压力梯度 (MPa/hm) 1.1
天府磨心坡矿
K2
1.5
白沙里王庙井
6
0.7
水槽
密封罐 弹簧 夹 放水 管
弹簧 夹
密封灌
煤心瓦斯解析仪
直接法测定煤层 瓦斯含量仪表与 曲线图
瓦斯抽采基本参数
2、煤层瓦斯含量 3）煤层瓦斯含量测定：
地勘解吸法的评价：
Prof. Dr. Cheng
从地勘解吸法十年多来的应用情况统计分析结果看出：和早 期采用的密闭罐法、集气法相比，地勘解吸法煤层瓦斯含量 测值成功率和可靠性都有较大幅度的提高，但测值仍有较大 的误差：孔深小于500m时，地勘瓦斯含量有约70%的测值偏低 15～25%，20%的测值偏高10～15%，整体测值偏低约10～15%； 煤层埋深大于500m，特别是达到800m以上时，普遍具有测值 偏低程度随孔深增加而加大的趋势，有85%以上的测值低30～ 40%，最高达到50%以上，只有不足8%的测值偏高5～10%。
瓦斯抽采基本参数 2 煤层瓦斯含量
3）煤层瓦斯含量测定：
（2）井下解吸法 快速测定技术 煤层瓦斯含量
游离量
损失量
解吸量
残存量
推算
推算
实测
推算
瓦斯抽采基本参数
2 煤层瓦斯含量 3）煤层瓦斯含量测定： （2）井下解吸法
瓦斯压力测定时间长，
日期 1＃ 6.23 6.24 6.25 0.2 6.26 0.5 6.27 1.0 6.28 1.7 6.29 1.9 6.30 2.1 7.1 2.1 7. 2 2.1 7.3 2.1
胶囊、复合材料、聚胺脂综合封孔法
2＃
0.2
0.4
0.7
1.1
1.8
2.0
2.2
2.2
2.2
2.2
3#
0.2
0.3
0.5
0.9
1.4
1.8
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
胶囊实物照片
瓦斯抽采基本参数
1．瓦斯压力
3）瓦斯压力间接测定方法： 测定出煤层瓦斯含量后，按式下计算瓦斯压力：
X=[abp/(1+bp)][(100-Aad-Wad）/100][1/(1+0.31Wad)]+ +10kp/r （1）
式中 X ──煤层瓦斯含量，m3/t； a、b ──吸附常数； p──煤层绝对瓦斯压力，MPa； Aad──煤的灰分，%； Wad──煤的水分，%； k──煤的孔隙率，m3/m3； r ──煤的容重(假比重)，t/m3。
涟邵立新蛇形山井 六枝四角田矿 南桐鱼田堡矿 淮南潘一矿
4 7 4 C13 8 12
1.1 1 1.6 1.3 1.1 0.6
压力及其梯度表
淮北芦岭矿 鸡西滴道
瓦斯抽采基本参数
1．瓦斯压力
2）瓦斯压力的测定
煤层瓦斯压力测定方法有直接测定法和间接测定法2类。 • 直接测定法分为打钻、封孔、测压3个步骤。其关键的是严 密封闭钻孔，微量的漏气将导致测得瓦斯压力值大大小于 真实的瓦斯压力值。 • 传统的测定方法是从岩石巷道向煤层打穿层钻孔，然后在 钻孔底设集气室并设置导气管、用粘土等不透气材料封堵 钻孔，最后在导气管外端安装压力表显示瓦斯压力。 • 近年研制出新的封孔材料和方法，很好地解决了煤层中的 钻孔封孔不严的难题，也可在煤巷中打钻测压。 • 封孔的方法：人工填料封孔、机械压入填料封孔、胶圈封 孔、胶囊密封液封孔和三相泡沫密封煤层钻孔等。只要封 孔严密，直接测定法能测出准确的瓦斯压力值，应用普遍。
1000 ml）
压紧螺丝 罐盖 垫 圈 胶
Prof. Dr. Cheng
螺旋 夹
800 600 400 200 （t 0 +t）
0.5
垫
∮ 67 15 罐体 量管 吸气球 温度计 排气 管 穿刺针头
解吸瓦斯量（
0
0 0 -200 ml） -400 漏失瓦斯量（ -600 -800 -1000 20 40 60 80 100 120
瓦斯抽采基本参数
2、煤层瓦斯含量 3）煤层瓦斯含量测定：