瓦斯参数测定(2)

X ? a ? bV1
ab——反映X与V1间特性常数，不同煤层值不同；

式中 X——煤层瓦斯含量，ml/g；

V1——煤样从脱离煤体至开始解吸测定所用时间。

5 瓦斯参数测试方法
WP-1型井下煤层瓦斯含量快速测定仪测量的瓦斯参数
Kt—煤样瓦斯解吸速度衰减系数，煤层瓦斯突出危险性重要指标之一； K1——煤屋瓦斯突出危险性重要指标之一，cm3/g.min； V1——单位重量煤样暴露第一分钟的瓦斯解吸速度，与煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力有直接关系，cm3/g.min; Q2——瓦斯解吸速度衰减系数； W——煤层瓦斯含量预测值，cm3/g; P——煤层瓦斯压力预测值，MPa; R——相关系数，反映测定结果的可靠性。

5 瓦斯参数测试方法
6. 煤层可解吸瓦斯含量测定
原理是根据煤的瓦斯解吸规律来补偿采样过程中损失的瓦斯量。煤的可解吸瓦斯含量等于煤的原始含量与 0.1MPa瓦斯压力下煤的残存瓦斯含量之差，它的实际意义大致代表煤在开采过程中在井下可能泄出的瓦斯量。

测定步聚 (1)采样。用手持式压风钻机垂直于新鲜暴露
煤壁面打直径约42mm、深12～15m的钻孔，每隔2m取两个煤样，打钻时使用中空螺旋钻，1-2mm粒度，记录取样时间t1。
负压取样器

5 瓦斯参数测试方法
(2)瓦斯解吸量测定。测定经过相同时间t1的
瓦斯解吸量q1

(3)送样过程中瓦斯解吸量。将煤样

从样品管中取出装入
容积为0.5L或1L的塑料瓶，同时测定并记下测定地点空气中的瓦斯浓度C0；样品送到试验室后开瓶前再一次测定瓶中的瓦斯浓度C。

皂膜流量计

(4)煤样粉碎过程和粉碎后解吸的瓦斯量。打开煤样瓶称煤样重
量，并迅速放入密封粉碎罐中磨20～30min，同时收集粉碎过程中泄出的瓦斯，直至无气泡泄出为止，记录泄出瓦斯体积Q3。

5 瓦斯参数测试方法
(5)可解吸瓦斯量计算。
① 从煤体钻取煤样到煤样装入塑料瓶这段时间煤样所泄出的瓦斯量Q1。它包括煤样暴露时间为t1时的损失瓦斯量和时间从t1到2t1实测的解吸量q。 ② 煤样在塑料瓶中在运送期间泄出的瓦斯量Q2

Q1 ? k t1 ? t1 ? k 2t1 q ? k 2t1 ? k t1 Q1 ? 3.4q
C ? ? C ? C0 ?? Q2 ? ? ?V ? ?1 ? ? 100 ? ? 100 ? V ? 塑料瓶体积，ml; C ? 采样地点井下空气中瓦斯浓度， %； C0 ? 塑料瓶中空气中的瓦斯浓度， %；

③ 煤样粉碎过程中和粉碎后释放的瓦斯量Q3 直接测定得出

1 ? Q ? Q2 ? Q3 ? X ?? 1 ? m ? ? 1 ? 1.1Aad X --纯煤的可解吸瓦斯量，ml/g； m--煤样重量，g； A ad --煤灰份校正系数，1.1。

5 瓦斯参数测试方法
瓦斯含量测定步骤：
（1）采样及瓦斯解吸速度测定。

（2）损失瓦斯量的计算。
（3）残存瓦斯含量测定： ① 煤样粉碎前脱气及气体分析。 ② 煤样粉碎后脱气及气体分析。 ③ 煤的工业分析。

（4）结果计算。

5 瓦斯参数测试方法
? 5.2.3 煤层瓦斯含量间接测定方法
1.根据瓦斯压力和煤吸附等温曲线确定瓦斯含量

abp 1 10 Kp n ( ts ?t ) X? e ? 1 ? bp 1 ? 0.31M ad k
式中 X—纯煤（煤中可燃质）的瓦斯含量，m3/t； p—煤层瓦斯压力，MPa； a—吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量，m3/t； b—吸附常数，MPa-1； ts—试验室作吸附试验的温度，℃； t—井下煤体温度，℃； Mad—煤中水分含量，%；

(可燃质)

n—系数，按下式确定： K----煤的孔隙容积，m3/t； k----甲烷压缩系数。

0.02 n? 0.993 ? 0.07 p

5 瓦斯参数测试方法
甲烷压缩系数k 压力 (MPa) 温 0 10 20 度 30 (℃ ) 40

50

0.1 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

1.00 0.97 0.95 0.92 0.90 0.87 0.85 0.83

1.04 1.02 1.00 0.97 0.95 0.93 0.90 0.88

1.08 1.06 1.04 1.02 1.00 0.98 0.95 0.93

1.12 1.10 1.08 1.06 1.04 1.02 1.00 0.98

1.16 1.14 1.12 1.10 1.08 1.06 1.05 1.04

1.20 1.18 1.16 1.14 1.12 1.11 1.10 1.09

5 瓦斯参数测试方法
原煤瓦斯含量

100 ? Aad ? M ad X0 ? X 100
式中 X0——原煤瓦斯含量，m3/t；

X ——可燃基瓦斯含量，m3/t；
Aad——煤中灰分含量，%； Mad——煤中水分含量，%。

5 瓦斯参数测试方法
2. 含量系数法中国矿业大学周世宁提出：

X ?? p
式中 X——煤层瓦斯含量，m3/t； p

——煤层瓦斯压力，MPa； 1 3 3 α——煤的瓦斯含量系数， m / m ? MPa 2

5 瓦斯参数测试方法
测定步聚：
(1) 在掘进巷道的新鲜暴露煤面，用煤电钻打眼采煤样，煤样粒度为0.1～0.2mm，重量为60～75g，装入密封罐。 (2) 用井下钻孔自然涌出的瓦斯作为瓦斯源，用特制的高压打气筒，将钻孔涌出的瓦斯打入密封罐内。为了排除气筒和罐内残存的空气，应先用瓦斯清洗气筒和煤样罐数次，然后向煤样正式注入瓦斯。特制打气筒打气最高压力达2.5MPa时，即可满足测定含量系数的要求。 (3) 煤样罐充气达2.5MPa时，即关闭罐的阀门，然后送入试验室在简易测定装置上测定调至不同平衡瓦斯压力下煤样所解吸出的瓦斯量。最后按式求出平均的煤的瓦斯含量系数α值。

5 瓦斯参数测试方法
3.根据煤残存瓦斯量推算煤层瓦斯含量波兰提出：
在正常作业的掘进工作面，在煤壁暴露30min后，从煤层顶部和底部各取一个煤样，装入密封罐，送入试验室测定煤的残存瓦斯含量。如工作面煤壁暴露时间已超过30min，则采样时应把工作面煤壁清除 0.2～0.3m深，再采煤样。

(1)当实测煤的残存量小于3m3/t。
(2)当实测煤的残存量大于3m3/t。

X 0 ? 1.33 X c
X 0 ? 2.05 X c ? 2.17

X0—纯煤原始瓦斯含量，m3/t； Xc—实测煤的残存瓦斯含量，m3/t。

5 瓦斯参数测试方法
? 5.3 煤层瓦斯压力测定
瓦斯压力：煤层中瓦斯所具有的气体压力(游离瓦斯)，p，单位MPa或kgf/cm2。测定方法 1.直接测定法上行孔

被动测压法主动测压法

下行孔
平行孔

5 瓦斯参数测试方法
几种封孔方法
＞5m 0.4m

1

2

3

4

5

6

图 4-1

人工填料封孔测压的方法

1—测压室；2—封孔材料；3—测压管；4—木楔； 5—三通接头；6—压力表

5 瓦斯参数测试方法

5 瓦斯参数测试方法
几种封孔方法

6

1

2

3

4

5

图 4-2

简单的胶圈封孔器

1—加压手把；2—定位手把； 3—内管；4—外管； 5—胶圈；6—内管档盘

5 瓦斯参数测试方法

5 瓦斯参数测试方法
几种封孔方法
1 5 6

3 4 2

图 4-3

液压胶囊式封孔

1—瓦斯阀门；2—油压阀门；3—瓦斯压力表；4—油压压力表； 5—双层高压胶管；6—液压胶囊

5 瓦斯参数测试方法
几种封孔方法
1 2 3 4 5 6 7 8

瓦斯

图 4-5

胶圈—压力粘液封孔系统

1—外管；2—胶圈；3—内管；4—导液管； 5—支撑外管；6—压力粘液；7—胶圈；8—内挡盘

5 瓦斯参数测试方法

5 瓦斯参数测试方法
1 2

3

4

5

6

图 4-4

测压钻孔漏气的原因

1—钻屑漏气；2—裂隙漏气；3—填料未满上部；4—填料未包测压管；5—孔周卸压圈；6—岩石移动产生新裂隙

5 瓦斯参数测试方法
2.间接测定法(朗格缪尔方程)

abp 1 1

0 Kp n ( ts ?t ) X? ? ?e ? 1 ? bp 1 ? 0.31M ad k
优缺点：
? 间接测定法煤层瓦斯压力误差大，但井下操作简单，测定时间短。 ? 直接测压煤层瓦斯压力误差小，井下封孔困难，测定周期长。

5 瓦斯参数测试方法

5 瓦斯参数测试方法
10 ８６４２０

P ? P0 ? m ?H ? H 0 ?

200

400

600

800

1000

5 瓦斯参数测试方法
直接测定法与间接测定法的比较直接测定法间接测定

5 瓦斯参数测试方法
? 5.4 瓦斯放散初速度测定测定步聚
(1)采样：新鲜煤壁250g，无烟煤 2-3mm，其它煤种0.25-0.5mm ，3.5g二个，装入杯1内。煤样上放入一个小棉花团，将装好试样的杯口涂上真空油并安在玻璃塞8上。 (2)煤样脱气：打开开关10，扭转试杯的玻璃塞，使内部通路与管口4相通，开动真空泵，抽吸煤样中的瓦斯1.5h。

△p测定装置 1－玻璃杯；2－水银压力计； 3－标尺；4、5－管口；6－玻璃球形腔；7－玻璃管；8－玻璃塞9－套管；10－开关

4

5 瓦斯参数测试方法
6

10

? 5.4 瓦斯放散初速度测定
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

7

8 5 9

8 5 9

1 3

1 2

图 4-8 P 测定装置
1—玻璃杯；2—水银压力计；3—标尺；4、5—管口； 6—玻璃球形腔；7—玻璃管；8—玻璃塞； 9—套管；10—开关

5 瓦斯参数测试方法
? 5.4 瓦斯放散初速度测定
(3)煤样充气：煤样充气。扭转试杯1玻璃塞8，使内部通路与管口5相通，甲烷从瓦斯罐经气表流入试杯内，使煤在1at条件下充甲烷1.5h。 (4)测定瓦斯放散初速度
— 关闭试样瓶和甲烷瓶阀门，使试样瓶与甲烷瓶隔离； — 开动真空泵对仪器管道死空间进行脱气，使U型管汞真空计两端汞面相平；