煤层瓦斯含量井下直接测定方法
矿井下测定煤层瓦斯含量的方法分析
矿井下测定煤层瓦斯含量的方法分析作者：林跃炳来源：《中国新技术新产品》2011年第15期摘要：煤层瓦斯含量直接测定新技术解决了取芯和损失量推算的技术难题，形成了井下煤层瓦斯含量直接快速测定方法与装置，实现了煤层瓦斯含量的直接、准确快速测定，是煤层瓦斯含量测定的发展趋势。
关键词：煤层瓦斯；含量测定方法；中图分类号：TD712 文献标识码：A煤矿瓦斯事故是煤矿重大灾害之一，煤矿瓦斯的赋存状况决定了煤矿瓦斯事故的严重程度。
煤层瓦斯含量测定方法分为间接法和直接法。
常用的间接法是根据现场实测煤层原始瓦斯压力和实验室测定的煤吸附常数值及工业分析结果，运用朗格缪尔方程计算瓦斯含量。
该法存在煤层原始瓦斯压力测定工艺复杂、测定周期长、成功率低、成本较高等缺点，无法适应我国复杂地质条件下的煤层瓦斯含量测定。
直接法是直接采取煤样通过研究其解吸规律的方法直接测定、计算煤层瓦斯含量，与间接法相比存在诸多优点。
取样技术工艺与损失量推算模型成为我国煤层瓦斯含量直接测定方法的技术瓶颈。
1我国煤矿井下煤层瓦斯含量直接测定技术现状1.1煤层瓦斯含量直接测定取芯技术现状煤层瓦斯含量直接测定的关键环节是取芯，取芯质量直接关系到煤层瓦斯含量测定的成功与否和准确程度。
煤层取芯成功的三要素为煤芯的完整性、保质性和快速性。
但是目前各种取芯技术与工艺均存在一定的缺陷与不足。
1.1.1直接取样主要用于石门揭煤、煤巷掘进和回采工作面现场浅孔采取煤样测定煤层瓦斯含量。
该方法有麻花钻杆螺旋排粉、水力排粉或压风排粉。
孔口接取煤样工艺简单，但存在孔壁残粉的影响较大，特别是在松软煤层或钻孔长度较大情况下，孔壁残粉影响加大。
1.1.2普通煤芯管取样主要用于坚硬煤层顺层或者穿层向上钻孔取芯。
该方法首先利用钻机施工钻孔，达到预定位置后排尽孔内残粉快速退出钻具，利用钻杆将取芯管快速送到孔底，钻机带动煤芯管钻取孔底煤芯，钻取过程一般有水力排渣和压风排渣两类。
这两类排渣方式都不能兼顾排渣与煤样保质，采样效果较差。
1直接法测定煤层瓦斯含量(DGC型装置)标准作业流程
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1 直接法测定煤层瓦斯含量（DGC 型装置）标准作业流程 1.1流程图
井下解析
检查作业环境
岩芯管取样
粉碎煤样解析
选取测点
计算数据
引射流取样编写报告
准备工器具
地面常压解析
直接法测定煤层瓦斯含量需求开始直接法测定煤层瓦斯含量作业结束
瓦斯抽放工瓦斯防突工
瓦斯抽放工瓦斯防突工
瓦斯抽放工瓦斯防突工
瓦斯抽放工瓦斯防突工
瓦斯抽放工瓦斯防突工
瓦斯抽放工瓦斯防突工
瓦斯抽放工瓦斯防突工
瓦斯抽放工瓦斯防突工
瓦斯抽放工瓦斯防突工
瓦斯抽放工瓦斯防突工
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煤层瓦斯含量井下直接测定方法
煤层瓦斯含量井下直接测定方法煤层瓦斯含量井下直接测定方法1、范围本标准规定了井下直接测定煤层瓦斯含量的采样方法、解吸瓦斯量测定方法、损失瓦斯量补偿方法、残存瓦斯量测定方法及煤层瓦斯含量的计算方法。
本标准适用于煤矿井下利用解吸法直接测定煤层瓦斯含量。
本标准不适用于严重漏水钻孔、瓦斯喷出钻孔及岩芯瓦斯含量测定。
2、仪器设备a)煤样罐：罐内径大于 60mm，容积足够装煤样400g 以上，在 1.5MPa 气压下保持气密性；b)瓦斯解吸速度测定仪（简称解吸仪，如图 1 所示）：量管有效体积不小于 800cm3，最小刻度 2 cm3；c)空盒气压计：(80～106)Kpa，分度值 0.1kPa；d)秒表；e)穿刺针头或阀门；f)温度计：(-30～50)℃；g)真空脱气装置或常压自然解吸测定装置；h)球磨机或粉碎机；i)气相色谱仪:符合 GB/T 13610 要求；j)天秤：秤量不小于 1000g，感量不大于 1g；k)超级恒温器，最高工作温度(95～100)℃。
3、采样1）采样前准备（1）所有用于取样的煤样罐在使用前必须进行气密性检测；气密性检测可通过向煤样罐内注空气至表压 1.5MPa 以上，关闭后搁置 12h，压力不降方可使用。
禁止在丝扣及胶垫上涂润滑油。
（2）解吸仪在使用之前，将量管内灌满水，关闭底塞并倒置过来（见图 1），放置 10min 量管内水面不动为合格。
2）煤样采集（1）采样钻孔布置同一地点至少应布置两个取样钻孔，间距不小于5m。
（2）采样方式在未经过瓦斯抽采的石门、岩石巷道或新暴露的采掘工作面向煤层打钻，用煤芯采取器（简称煤芯管）采集煤芯或定点取样采集煤屑，采集煤芯时一次取芯长度应不小于0.4m。
（3）采样深度采样深度应超过钻孔施工地点巷道的影响范围，并满足以下要求：在采掘工作面取样时，采样深度应根据采掘工作面的暴露时间来确定，但不得小于12m；在石门或岩石巷道采样时，距煤层的垂直距离应视岩性而定，但不得小于5m。
QB019煤层瓦斯含量测定技术标准
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)本标准全部内容为强制性条文。
本标准由山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司提出。
本标准由山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司归口。
本标准起草单位：山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司、中煤科工集团重庆研究院。
煤层瓦斯含量测定技术标准1 范围本标准规定了井下直接、间接测定煤层瓦斯含量的测定方法、工艺、操作规范及仪器、设备管理的要求。
本标准适用于煤矿井下利用解吸法直接测定煤层瓦斯含量。
本标准适用于山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司下属所有高瓦斯、突出矿井。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》（GB23250-2009）《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》（AQ 1047-2007）《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）《煤的工业分析方法》（GB/T212-2008）《煤样的制备方法》（GB474-2008）3 术语及定义3.1 残存瓦斯量在常压状态下，煤样解析后残留在煤样中的瓦斯量，单位m3/t。
3.2 残余瓦斯量经抽采和排放后，剩余在煤层中的瓦斯含量，单位m3/t。
3.3 损失瓦斯量煤样从暴露到开始测定解吸量期间所损失的瓦斯量。
3.4 粉碎前脱气量在负压状态下，煤样在粉碎前所解吸的瓦斯量。
3.5 粉碎后脱气量在负压状态下，煤样在粉碎机中粉碎到80%以上的煤样粒度小于0.25mm 时所解吸的瓦斯量。
煤层瓦斯含量井下直接测定方法
煤层瓦斯含量井下直接测定方法1、范围本标准规定了井下直接测定煤层瓦斯含量的采样方法、解吸瓦斯量测定方法、损失瓦斯量补偿方法、残存瓦斯量测定方法及煤层瓦斯含量的计算方法。
本标准适用于煤矿井下利用解吸法直接测定煤层瓦斯含量。
本标准不适用于严重漏水钻孔、瓦斯喷出钻孔及岩芯瓦斯含量测定。
2、仪器设备a)煤样罐：罐内径大于60mm，容积足够装煤样400g 以上，在1.5MPa 气压下保持气密性；b)瓦斯解吸速度测定仪（简称解吸仪，如图1 所示）：量管有效体积不小于800cm3，最小刻度2 cm3；c)空盒气压计：(80～106)Kpa，分度值0.1kPa；d)秒表；e)穿刺针头或阀门；f)温度计：(-30～50)℃；g)真空脱气装置或常压自然解吸测定装置；h)球磨机或粉碎机；i)气相色谱仪:符合GB/T 13610 要求；j)天秤：秤量不小于1000g，感量不大于1g；k)超级恒温器，最高工作温度(95～100)℃。
3、采样1）采样前准备（1）所有用于取样的煤样罐在使用前必须进行气密性检测；气密性检测可通过向煤样罐内注空气至表压1.5MPa 以上，关闭后搁置12h，压力不降方可使用。
禁止在丝扣及胶垫上涂润滑油。
（2）解吸仪在使用之前，将量管内灌满水，关闭底塞并倒置过来（见图1），放置10min 量管内水面不动为合格。
2）煤样采集（1）采样钻孔布置同一地点至少应布置两个取样钻孔，间距不小于5m。
（2）采样方式在未经过瓦斯抽采的石门、岩石巷道或新暴露的采掘工作面向煤层打钻，用煤芯采取器（简称煤芯管）采集煤芯或定点取样采集煤屑，采集煤芯时一次取芯长度应不小于0.4m。
（3）采样深度采样深度应超过钻孔施工地点巷道的影响范围，并满足以下要求：在采掘工作面取样时，采样深度应根据采掘工作面的暴露时间来确定，但不得小于12m；在石门或岩石巷道采样时，距煤层的垂直距离应视岩性而定，但不得小于5m。
测定残余瓦斯含量时,取样不受此限制。
瓦斯含量 各项试验的操作步骤
一、瓦斯放散初速度（△p）的测定1、制样：采取全层和分层煤样，煤样从最新暴露煤层面采取，其重量不少于1Kg，并密封。
采用60～80目的分析筛筛取粒度为0.2mm～0.25mm的煤样10克左右。
2、准备：取下带杯真空活塞下端的样杯，用甲苯擦洗样杯和活塞下端，待甲苯挥发后，从煤样中取出两份，每份重3.5克，装入煤样杯中，并在煤样面上铺上脱脂棉，然后在活塞下端均匀涂上一层真空脂，按顺序装上样杯。
3、气密性检查：开机预热20分钟后，使各煤样杯和梳形管相通，启动真空泵，转动活塞“Ⅱ”连通真空泵和梳形管。
按动控制板上“2”键，待显示窗上视值接近0时（一般20分钟），转动活塞“Ⅱ”使真空泵和梳形管断开，同时启动秒表，如果10分钟后，视值＜20时，气密性良好。
4、脱气：旋转活塞“Ⅰ”使甲烷气源与梳形管断开，启动真空泵，缓慢旋转活塞“Ⅱ”使真空泵与梳形管相通，然后逐一旋转活塞芯使样杯与梳形管相通，脱气1.5小时。
5、吸附：煤样脱气1.5小时后，旋转各样杯上的活塞与梳形管断开，转动活塞“Ⅱ”使真空泵与大气相通，然后停真空泵。
旋转活塞“Ⅰ”使甲烷气源与梳形管相通后，旋转各样杯上的活塞，使甲烷进入各样杯，样杯在近似一个大气压的条件下吸附甲烷1.5小时。
6、测定步骤：在吸附结束前，按“预臵”键，输入测定日期、煤样编号，预臵完毕后，按“2”键，使仪器处于显示状态。
7、吸附结束后，旋转煤样活塞，关闭样杯与梳形管的气路。
8、旋转活塞“Ⅰ”使甲烷气源与梳形管断开而与检测器相通，启动真空泵，缓慢旋转活塞“Ⅱ”使真空泵与梳形管相通，对测定系统抽真空，当显示窗显示值接近0时，2分钟后，转动活塞“Ⅱ”使真空泵和梳形管断开，然后按“监控”键，再按“采样”键，此时准备灯亮。
9、旋转活塞“1”使样杯“1”与梳形管相通，此时，测量灯亮，准备灯灭，仪器开始自动采集数据，1分钟后测量灯灭，测量数据自动存入储存器，表示第1个样杯测量结束，然后旋转活塞“1”使样杯“1”与梳形管断开。
煤层瓦斯含量测定方法
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。
井下直接法测定煤层瓦斯含量的采样方式探讨
吸， 实验 室测 定残余 瓦斯 含 量 包 括 脱气 法 和 常 压 解 吸 法 。煤芯 样 品瓦斯 含量 等于煤 芯暴 露瓦斯 逸 散损 失量 、 井 下 自燃解 吸量 、 实 验 室 自燃 解 吸量 、 实 验 室 脱 气量 （ 脱气 法 时 ） 、 常 压 不 可解 吸量 （ 常 压 解 吸 法
关键词 ： 瓦 斯含 量 测 定 ； 直接法 ； 采 样 方 式 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｄ ７ １ ２ ． ３ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ ． ２ ７ ９ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ １ ８ — ０ ２
煤 层瓦 斯含量 是 瓦斯赋 存规 律研 究和矿 井瓦 斯 防治 的基 础 参数 之 一 。多 年来 ， 国 内外 许 多 专 家 学 者 对如何 准 确测定 煤层 瓦斯 含量进 行 了大量 研究 和 实践 ， 并 获 得许 多 的成 果 和 经 验 。煤 矿井 下 测 定 煤 层 瓦斯 含 量 的 方 法 可 归 纳 为 间 接 法 和 直 接 法 两 大
依据是煤芯样 品在暴露初始很短 的时间内， 解吸速 度 符合 一定 的规 律 。 由此 可 见 ， 尽 量 缩短 煤 芯 暴 露
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ７ － ０ ５ 基金项 目： 国家科技 重大专项 资助（ ｚ ｏ ｔ １ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ４ １ — ０ ０ ３— ０ ０ ４—０ ０ ３ ） ； 中煤科工集团公司科技创新基金资助 （ ２ ０ １ １ ＭＳ ０ ０ ６ ） ； 中煤科工集团西安研究院创新基金资助（ ２ ０ １ １ Ｘ Ａ Ｙ Ｃ Ｘ ０ ０ ９ ） 。 作者简介 ： 龙威 成（ １ ９ ８ ２一） ， 男， 广西博 白人 ， 工程师 ， 注册 安全工程师 ， 从事煤矿瓦斯灾害预测与治理 、 煤层气测试 及开 发研究工 作。 表１ 煤 芯 管 采样Fra bibliotek时 间统 计
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精心整理煤层瓦斯含量井下直接测定方法
1、范围
本标准规定了井下直接测定煤层瓦斯含量的采样方法、解吸瓦斯量测
e)穿刺针头或阀门；
f)温度计：(-30～50)℃；
g)真空脱气装置或常压自然解吸测定装置；
h)球磨机或粉碎机；
i)气相色谱仪:符合GB/T13610要求；
j)天秤：秤量不小于1000g，感量不大于1g；
k)超级恒温器，最高工作温度(95～100)℃。
（1）采样钻孔布置
同一地点至少应布置两个取样钻孔，间距不小于5m。
（2）采样方式
在未经过瓦斯抽采的石门、岩石巷道或新暴露的采掘工作面向煤层打钻，用煤芯采取器（简称煤芯
管）采集煤芯或定点取样采集煤屑，采集煤芯时一次取芯长度应不小于0.4m。
（5）取出煤芯后，对于柱状煤芯，采取中间含矸石少的完整的部分；对于粉状及块状煤芯，要剔除
矸石、泥石及研磨烧焦部分。
不得用水清洗煤样，保持自然状态装入
密封罐中，不可压实，罐口保留约
10mm空隙。
（6）煤样罐密封前，先将穿刺针头插入罐盖上部的密封胶垫，以避免造成煤样罐憋气现象，然后再
1）井下自然解吸瓦斯量测定
（1）井下自然解吸瓦斯量采用解吸仪（如图1）测定。
煤样罐通过排气管5与解吸仪连接后，打开弹簧夹3，随即有从煤样泄出的瓦斯进入量管，用排水集气法将瓦斯收集在量管内。
（2）每间隔一定时间记录量管读数V
及测定时间T，连续观测
t
60min或解吸量小于2cm
3/min为止。
开始观测前30min内，间隔1min，以后每隔(2～5)min 读数一次；将观测结果填写到附录B，同时记录气温、水温及大气压
（6）煤样罐密封运到井上后，要进行试漏，将煤样罐沉入清水中，仔细观察5min，检查有无气泡冒
出。
如果发现有气泡渗出，则要更换煤样罐或胶垫重新取样。
如不漏气，可以送实验室继续进行实验。
1—排水口；
2—量管；
3—弹簧夹；
4—底塞；
无误后，统一登记编号，
然后尽快进行下一步测定工作。
1—超级恒温器；
2—密封罐；3—穿刺针头；4—滤尘管；5—集水瓶；
15—水准瓶；16—干燥管；；17—分隔球；
18—真空泵；
A—螺旋夹；
B～F—单向活塞；
G～K—三通活塞；
c)仪器检修后要重新进行气密性检查。
②煤样粉碎前脱气
a)预抽真空
煤样与脱气仪连接前，对仪器左侧真空系统抽气，达到最大真空度时停泵，观察真空计水银液面，
在10min内保持不动为合格。
b)煤样罐与脱气仪连接
③煤样粉碎后脱气和称重
a)煤样粉碎
2）煤样装罐时，如果块度较大，应事先将煤样在罐内捣碎至粒度
25mm以下，然后拧紧罐盖密封。
3）煤样粉碎到粒度小于0.25mm的重量超过80%为合格。
b)脱气和称重
关闭真空计，取下球磨罐，待罐体冷却至常温后，打开罐体，称量煤
①解吸系统密封性检查
将量管充水至一定高度后隔绝量管与外界连通，待液面稳定后，若量管内液面在5min内下降刻度小于2cm3则气路密封性合格。
②煤样罐与地面解吸装置连接
通过胶管将煤样筒与地面解吸装置连接（见图3）。
③粉碎前自然解吸瓦斯量测定及煤样称重
a）读取并记录量管液面初始读数，缓慢打开煤样筒阀门，隔一定时
④粉碎后自然解吸瓦斯量测定
a）密封性检查
按照上述方法进行密封性检查。
b）煤样称重
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，煤样的质量一般是(100～300)g，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。
如果
同时记录大气压力，室温，将观测结果填写到附录D中。
5、数据处理
煤样质量:
脱气法所测煤层瓦斯含量：
X=X1+X2+X3+X4=(V1+V2+V3+V4)/m=3.15cm3/g
6、实验心得
通过本次实验，初步了解了煤层瓦斯含量井下直接测定方法，掌握了仪器设备的使用测量方法，对课本上的知识有了更深刻和立体的了解，受益匪浅，感受良多。