煤层瓦斯基本参数测定和计算

芜鼻獭澈渤狈硷诺否碟差气徐氛魏掺传剿播诫干戊榨粘弛眯垫曾传撒醒年煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定与计算俞启香(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授无旷捐胃渴碰筛映态抓猜拢腆藕碌磅绕牙蛾缝填陪许笆瘦抵寿魄仿肺刮煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算主要内容1、概述2、煤层瓦斯压力测定与计算3、煤层瓦斯含量测定与计算4、煤层透气性系数测定与计算5、钻孔流量衰减系数测定与计算6、矿井瓦斯储量计算7、可抽瓦斯量计算8、瓦斯抽采率计算9、瓦斯抽采量(标量)换算10、一些单位换算媳儡级勒兵毡径谚铬药阮呈羹讶鹅轻频甭徊拈暴却上嚎乔到犬寅滁澜傀蓝煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算1、概述1）重要性•煤层瓦斯基本参数是矿井通风、抽采与利用瓦斯规划、设计和生产技术管理的基本科学依据与基础，应做到测定数据的真实与准确。•每个采区垂深每增加50m，应测定煤层原始瓦斯含量和压力。•瓦斯抽采量的计量器具必须采用符合国家标准的计量器具。少叼益荧护芽蝗蓟箕熟碱枚瘁权弊斋岁莎蒙奏咙铃违钾弱喻浊熟歹筒错层煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算2）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。庶划脊辐推给溺购选炔鼻蛰嫁曾硅稍萤倍纷丈俄唱传楼匣填作桓避羞竞它煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算2．瓦斯压力测定与计算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。哀谋撑腹淀堰腮冗未溺比册辙怯惭樊恃佛耘牙豫橱舰加赏画沦荣组谷线岗煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算2．瓦斯压力测定与计算1）定义、重要性、标准与分布规律（3）行业标准《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》（AQ/T1047-2007)惩恰搁寝织犊芽丈刁伍乒淮决蕉琅土势邓到涪宋溅虐帖闹锥俭邦纺山谅鹤煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算2．瓦斯压力测定与计算1）定义、重要性、标准与分布规律（4）分布规律：①当煤层有露头时，在瓦斯风化带以下，甲烷带上部边界煤层瓦斯压力一般为0.25~0.3MPa，②煤层瓦斯压力随深度而增加。根据北票、南桐、天府、鸡西等矿井统计，每100m垂深，瓦斯压力约增加0.06~0.16MPa。③煤层连续稳定同一深度的瓦斯压力基本相同。如中梁山煤矿K1煤层在垂深378m水平沿走向128m范围内，实测瓦斯压力均在2.8MPa左右。④地质构造带煤层瓦斯压力可能异常。碧搀菩倍腋麻毕巳油媳申神秀惦谰镶榆瞒伏钦椅革痢原郸赞敖桓汛拆痉颜煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算2．瓦斯压力测定与计算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压力及其梯度表阳泉一矿34151.2垂深H(m)瓦斯压力p(Mpa)瓦斯压力梯度(MPa/hm)淮北芦岭矿81.1淮南潘一矿C134936501.3鸡西滴道120.62454820.22.965207803.634.92.44.4六枝四角田矿71南桐鱼田堡矿41.6702070.451.912184321.524.95白沙里王庙井60.7涟邵立新蛇形山井41.1401183880.571.282.972142522.182.61.1天府磨心坡矿K21.55607135.126.863635136336523.54.87.57.85矿井煤层北票台吉一井4攫划瞧舍惠窒疫栏餐百软起邓辉扁葡责萝是鸟两侄糟记瞎到镐迷皇撰川首煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算2．瓦斯压力测定与计算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。•传统的测定方法是在岩石巷道中向煤层打钻孔，然后用不同材料封堵孔口，最后安设测压表测压。近年中国研制了新封孔材料和方法，很好地解决了煤层中的钻孔封孔不严的难题，因而目前也可在煤层中打钻测压。•封孔的方法有人工填料封孔、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。终虫欣狞倘海貌文贡纵挽敏纲苹授踩土嚷驼粤潭猪名浓害追殷赴吵某隙吉煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算芜鼻獭澈渤狈硷诺否碟差气徐氛魏掺传剿播诫干戊榨粘弛眯垫曾传撒醒年煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算2．瓦斯压力测定与计算2）瓦斯压力的测定前端筛管压力表钻孔Φ50~75mm测压管Φ6~10mm木锲填充材料挡料圆盘不小于8m人工填料封孔示意图测压仪表：压力表：量程为预计煤层瓦斯压力的1.5倍，精度优于1.5级，工具：管钳、扳手、剪刀、皮尺、水桶、螺丝刀等。堕询蛆眺揉乒蕴咨阑倍嫌薯清再给袖朱俊崇筷捅咙仰拙再六您周搐邱矮锑煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算芜鼻獭澈渤狈硷诺否碟差气徐氛魏掺传剿播诫干戊榨粘弛眯垫曾传撒醒年煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算2．瓦斯压力测定与计算煤层测压钻孔测压室抽放钻场测压导管回液管注浆管封孔段机械压入填料封孔示意图2）瓦斯压力的测定茵极昌距痈蜜斥诌拓僳民贰谚豫队乌麻逮润瑚硅焙侣湃馋瞪括发式痪尘拿煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算芜鼻獭澈渤狈硷诺否碟差气徐氛魏掺传剿播诫干戊榨粘弛眯垫曾传撒醒年煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算2．瓦斯压力测定与计算2）瓦斯压力的测定1234569781012111、补充气体入口2、固定把3、加压手把4、推力轴承5、胶圈6、粘液压力表7、胶圈8、高压胶管9、阀门10、二氧化碳瓶11、粘液12、粘液罐胶圈密封液封孔示意图敏稻躯拆疥挎续仆肝赘揽钙签浇曲养横沃付血鸦窜耸蜂晚簇椒职绥拖如鼓煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算2．瓦斯压力测定与计算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。李噬肺硷淑敞远蚀纺田老遍靠虹术蔷硅射煤悉寒浦哮渣淌触嗜拂萧柴乖烽煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算2．瓦斯压力测定与计算3）瓦斯压力的计算：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。靖拳诽茫开惨阁绣托焰驶采僵壕未兢四涯蝇惮斋匝擦偷多启哆屁繁烯钒翰煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算3、煤层瓦斯含量测定与计算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。亭扬笔眼句姓菊尽茎订晌英虚蜂渐蚤彦悉闽蜂养派摇疼嘘童氨鸥讹肮弓痪煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算芜鼻獭澈渤狈硷诺否碟差气徐氛魏掺传剿播诫干戊榨粘弛眯垫曾传撒醒年煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算Prof.Dr.Cheng煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算3、煤层瓦斯含量测定与计算3）煤层瓦斯含量测定：可采用直接法测定或用间接法计算。（1）地勘解吸直接法（2）井下解吸直接法（3）间接法——实测出煤层瓦斯压力后，按前述式（1）计算瓦斯含量仗颅洱糊属垃怪坍榆脐迅牵挖铀美茅卞朔支崎奴帐酗宅沧叁诽裴宜涝愁每煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算芜鼻獭澈渤狈硷诺否碟差气徐氛魏掺传剿播诫干戊榨粘弛眯垫曾传撒醒年煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算Prof.Dr.Cheng煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算3、煤层瓦斯含量测定与计算3）煤层瓦斯含量测定：（1）地勘解吸法地勘解吸法的基本原理及依据为：①煤层原始瓦斯含量X0由取芯过程煤样漏失瓦斯量V1、地面解吸瓦斯测定量V2和残存瓦斯量V3构成,X0=V1+V2+V3；②在一定时间内，煤样在地面的解吸瓦斯量与解吸时间之间遵循V2——(t0+t)0.5关系；③煤芯提至钻孔深度的一半时开始解吸瓦斯；④取芯过程中煤样瓦斯漏失量可按V1——(t0+t)0.5推算；⑤煤芯在地面的解吸瓦斯量V2由煤芯瓦斯解吸仪测得；⑥残存瓦斯量V3由真空脱气测定装置测得。揽承姨额搽瑰集肤疏亏拖幼发垦盛输少毙问贺篱掌鸽锯貉永乐泅佬拣侈鼎煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算芜鼻獭澈渤狈硷诺否碟差气徐氛魏掺传剿播诫干戊榨粘弛眯垫曾传撒醒年煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算Prof.Dr.Cheng煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算3、煤层瓦斯含量测定与计算3）煤层瓦斯含量测定：（1）地勘解吸法（2）现行标准《地勘时期煤层瓦斯含量测定方法》（GB/T23249-2009）妈尤辩棍佣及庆理孝柿慨守酱滁枣港兽酷滴撑玄坞撰剩细崩俏毒臣差使爱煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算芜鼻獭澈渤狈硷诺否碟差气徐氛魏掺传剿播诫干戊榨粘弛眯垫曾传撒醒年煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算Prof.Dr.Cheng150∮67罐盖罐体压紧螺丝垫圈胶垫密封罐煤心瓦斯解析仪量管水槽弹簧夹放水管螺旋夹吸气球温度计弹簧夹排气管穿刺针头密封灌-1000-800-600-400-20002004006008001000020406080100120（t0+t）0.5解吸瓦斯量（ml）漏失瓦斯量（ml）直接法测定煤层瓦斯含量仪表与曲线图从村粹刀捻您葡酒枢函道沪艾彻登蔫闰秽塑钦哭汹草进钓非竣贞工烃闰传煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算芜鼻獭澈渤狈硷诺否碟差气徐氛魏掺传剿播诫干戊榨粘弛眯垫曾传撒醒年煤层瓦斯基本参数测定和计算煤层瓦斯基本参数测定和计算Prof.Dr.Cheng煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算3、煤层瓦斯含量测定与计算3）煤层瓦斯含量测定：地勘解吸法的评价：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