煤层瓦斯含量测定

煤层瓦斯含量测定
煤层瓦斯含量：是指煤层内单位重量或单位体积的煤在自然条件下所含的瓦斯量，单位
是m3/t。
煤层瓦斯含量测定可分间接测定法和直接测定法两种，间接测定法主要是测定煤层的其
他瓦斯参数，通过瓦斯含量与诸参数的关系计算出煤层瓦斯含量。直接测定法则是通过钻孔
采取煤样，用解吸法测定煤样的实际瓦斯含量来确定煤层的瓦斯含量。解吸法主要用于在勘
探钻孔中采取煤芯测定煤层瓦斯含量及瓦斯成分。中华人民共和国煤炭工业部1984年制定了
部颁标准（MT77—84）,近几年来，不少地方将此方法引用到井下，通过垂直煤层的岩石钻
孔采取煤芯，测定煤层瓦斯份。
一、 采取煤样及瓦斯解吸速度测定
1、遇煤前应通知采样人员到达采样现场，做好采样前的准备工作；
2、钻孔遇煤后，可采用普通岩芯管采取煤芯，但煤芯直径不应小于50mm。
3、当钻煤完了，煤芯提到孔口时，尽快地从煤芯管中取出煤芯，采取中间完整部分，装
入罐中密封。这段时间应控制在2分钟之内。煤芯中如混合有夹矸及杂物时应与剔除。煤样
不得用水清洗，保存原状装罐，不可压实。煤样距罐口留10mm的间隙为宜，煤样约400g
左右。
4、将煤样罐与HFJ—2型解吸仪连接（见图4）进行现场解吸，一般在现场解吸进行两
个小时。开始观测头一个小时内，第一点间隔2分钟，以后每隔3—5分钟读数一次；第二个
小时内，每隔10—20分钟读数一次。
5、如果解吸过程中，量管体积不足以容纳煤样的解吸瓦斯，可以中途用弹簧夹6将排气
管夹紧，通过吸气球2，重新将液面提升至量管零点，然后再打开弹簧夹，继续测定。
6、现场解吸完成后，拔出针头，将取样罐拧紧，泡在水中检查是否有漏气现象，若有渗
漏应及时处理。然后送到实验室进行再次解吸和脱气。
7、在上述采样和解吸过程中除要记录采样时间、采样地点、采样深度外，还要务必记清
钻孔遇煤时间，钻进时间，起钻时间，钻具提到孔口时间，煤样装罐时间，开始解吸测定时
间，以及解吸测定时的气温，水温和大气压力。
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。
二、 计算采样过程中的损失瓦斯量
1. 解吸时间的确定
在地面钻孔取样时， 煤芯在提升过程中，当瓦斯压力超过孔内泥浆静水压力时，瓦斯便
开始向外释放。因为煤层瓦斯压力是个未知数，所以不能精确判定瓦斯开始释放的时间。美
国的方法是假定煤芯提到钻孔一半处开始释放瓦斯，根据这个假定得出的测定结果，经过与
间接方法对比，两种方法得到的结果是接近的，证明这样的假定是可以在工业上应用的，我
国在地勘过程中取样目前仍沿用这个假定。
煤样装罐前解吸瓦斯时间是煤样在钻孔内解吸时间t1与其在地面空气中解吸时间t2之和，
即：
t0 ＝t1＋ t2 （2—1）
式中：
t1——通过地面钻孔采样时，取整个提钻时间的二分之一；
通过井下岩巷采样时，取煤样从揭露至提升到孔口时间，（分）
t2——煤样提到孔口至装罐密封时间（分）
煤样总的解吸瓦斯时间T0是装罐前的解吸时间t0与装罐后解吸瓦斯时间t之和，即
T0 ＝t0＋ t （2—1）
2. 瓦斯损失量计算
计算之前要首先将瓦斯解吸观测中得出的每次量管读数按（２—４）式换算为标准条件
下的体积，瓦斯损失量可用图解法或数学解析法求得。
图解法是以煤总解吸时间的平方根(tt0)为横坐标，以瓦斯解吸量（V0）为纵坐标，
将全部测点[V0，tt0]绘制在坐标纸上，将测点的直线关系延长与纵坐标轴相交，直线在
纵坐标上的截距即为所求的瓦斯损失量。见图５。

解吸法是根据煤样在解吸瓦斯初期，解吸瓦斯量V0与T＝tt0呈现直线关系而求出瓦
斯损失量的，即
V0＝ａ＋ｂtt0＝ａ＋ｂT （２—３）
式中：
ａ，ｂ为特定常数。当＝０时，V０＝ａ，ａ为直线与纵坐标的截距，也就是所要求
算的损失瓦斯量。
求算ａ，ｂ时，可采用平均值法，即将大致呈直线关系的各测点。 对应值（V０，T）代
入上式中，这样可以得出几个方程，然后把这些方程分成两组，每一组对应项相加，合并后
得到两个方程，这两个方程联立求解可得出ａ，ｂ值。
ａ，ｂ值也可以采用最小乘二法进行求得。
三、 残余瓦斯含量测定
煤样送到实验室之后，要经过两个步骤来测定煤样的残余瓦斯含量。即打开密封罐之前
进行的真空加热脱气，及煤样粉碎后的真空加热脱气，加热温度为95℃。煤样脱气是利用FH
—4型脱气仪进行的。见图６。
仪器包括两大部分：脱气部分和储气部分，储气瓶的有效容积2120毫升，足以满足本试
验一般脱气的需要。
1、第一阶段脱气一般需要5—6小时，脱气完了要计量，并为ｈ(mm)条件下量筒内气体
体积读数(ml)；
B——大气压力 （mmHg）；
Lw——量管内水温 （℃）；
Hw——量管内液面距下部基准水面的高度 （mm）；
W——在t下饱和水蒸气压力 （mmHg）；
2、两次脱气中抽出的气体换算为标准条件下的体积。

V′0 =)2.273(7602.273nt+(B－80t－W′)V′ (2—5)
式中：V0——换算为标准条件下气体体积 （ml）；
V′——在室温tn′大气压力B条件下储气瓶内气体体积读数 (ml);
t0——气压表的温度 （℃）；
W′——在室温下量管内饱和食盐水的饱和蒸汽压力。 （mmHg）。
3、通过气体分析，已知混合瓦斯中某种气体组分的体积百分浓度之后，安下式计算体积：

VX＝1000xAV (2—6)
式中：VX——换算为标准状态下混合瓦斯中某种组分的体积 (ml);
Ax——混合瓦斯中某种组分的浓度 （%）；
4、煤中可燃物质重量近似计算

Gr=G100100ffWA (2—7)
式中：Gr——煤样中可燃物质重量 （g）；
G——煤样重量； （g）；
Af 、Wf ——煤中灰、水分含量 （%）。
5、煤的瓦斯含量计算
首先按下式分别计算试验各阶段（现场解吸瓦斯含量，损失瓦斯量，粉碎前脱气量，粉
碎后脱气量）的瓦斯含量。

Xｉ＝riGV (2—8)
式中：Xｉ、Vｉ——分别为某种气体组分的含量(ml/g)和体积(ml)，然后将(2—8)式计
算所得各段的瓦斯含量相加，即得总的瓦斯含量(x)
X=X1+X2+X3+X4 (2—9)
式中：X1、X2、X3、X4为某种气体成份各试验阶段（现场解吸瓦斯含量，损失瓦斯量，
粉碎前脱气量，粉碎后脱气量）的瓦斯含量（ml/g可燃质或m3/t可燃质）。