瓦斯防治第2讲解析课件

第2讲 瓦斯赋存介质-煤的孔隙特征与吸 附性能及瓦斯压力测定 王亚军 黑龙江科技学院安全工程学院 2010年 现在拟就以下3方面内容进行阐述： 1、煤的孔隙特征 2、煤的吸附性能 3、煤层瓦斯压力的测定 主要内容 一、 孔隙类别 微孔：直径 10-1 mm，层 流和紊流混合渗透区间。 煤中孔隙分类 渗透容积：小孔至可见孔 孔隙体积之和。 总孔隙体积：吸附容积和 渗透容积之和。 中孔：直径10-4 mm10-3 mm ，缓慢层流渗透区间。 大孔：直径10-3mm10-1mm ，强烈的层流渗透区间。 小孔：直径10-5mm10-4mm ，毛细凝结和瓦斯扩散空间。 总孔隙体积/煤体积=孔 隙率 煤的孔隙裂隙特征 1.11.1、表示孔隙特性的参数表示孔隙特性的参数 1.1.11.1.1、孔隙率（孔隙率（f f） - - 单位体积固体具有的孔隙容积。单位体积固体具有的孔隙容积。 表示式：表示式： f -f -孔隙率，孔隙率，%； V-V-固体（含孔隙）的体积，固体（含孔隙）的体积，cmcm； V V 0 0 -实体（不含孔隙）的体积，实体（不含孔隙）的体积，cmcm。 假设假设 M-M-固体质量，固体质量，g;g; - -固体假密度，固体假密度，g/cmg/cm 3 3 ; ; o o -固体真密度，固体真密度，g/cmg/cm 3 3 ; ; 则有：则有： 通过实验确定。或利用经验公式计算。通过实验确定。或利用经验公式计算。 当当 1.1.2 1.1.2 、孔容（比孔容）孔容（比孔容）-f-f - -单位质量固体具有的孔隙容积。单位质量固体具有的孔隙容积。 表示式：表示式： 同上，可推得：同上，可推得： 所以：所以： cm3/g 1.1.3 1.1.3 、比表面比表面 -固体单位质量或单位体积具有的孔隙总表面积。固体单位质量或单位体积具有的孔隙总表面积。 1.1.4 1.1.4 、孔隙结构孔隙结构 -各类孔隙在总孔隙中所占百分比。各类孔隙在总孔隙中所占百分比。 微孔所占比例大，且比表面积也大微孔所占比例大，且比表面积也大。 分类孔隙体积百分比/%孔隙表面积百分比/% 微微孔12.562.2 微孔42.235.1 小孔28.12.5 中孔17.20.2 研究煤体孔隙裂隙分布状况 采用压汞法测定煤体孔隙度、孔喉直径； 采用低温氮法测定煤体孔隙比表面、孔体积； 采用压汞法和低温氮法相结合的方法研究孔隙结构、孔 径分布及孔隙连通性。 孔隙率等参数测定 压汞法（Mercury porosimetry），又称汞孔隙率法。是测 定部分中孔和大孔孔径分布的方法。基本原理是，汞对一 般固体不润湿，欲使汞进入孔需施加外压，外压越大，汞 能进入的孔半径越小。测量不同外压下进入孔中汞的量即 可知相应孔大小的孔体积。目前所用压汞仪使用压力最大 约200MPa，可测孔半径范围为3.75750nm。 1.21.2、煤、岩孔隙的基本特点煤、岩孔隙的基本特点 1 1、各类煤岩的孔隙率差别很大，不同的煤需具体测定。、各类煤岩的孔隙率差别很大，不同的煤需具体测定。 矿 井挥发份/%孔隙率/% 抚顺老虎台矿45.7614.05 鹤岗大陆31.8610.6 开滦马家沟12煤26.86.59 本溪田师付8煤13.716.7 阳泉三矿3 煤6.6614.1 焦作王封大煤5.8218.5 我国一些矿井煤的孔隙率 2 2、煤的孔隙率与碳化程度的关系、煤的孔隙率与碳化程度的关系 长焰煤开始长焰煤开始 V V r r f f 到焦瘦煤达到最小到焦瘦煤达到最小 ； 而后而后 V V r r f f 到无烟煤达到最大到无烟煤达到最大 。 但微孔，则但微孔，则 V V r r 而始终而始终 Vr/% f /% 焦煤 瘦煤长无 3 3、煤的孔隙率与煤的破坏程度的关系、煤的孔隙率与煤的破坏程度的关系 （1 1）未受构造应力破坏的煤）未受构造应力破坏的煤 微孔达微孔达 80% 90%80% 90%，大孔很少，无外生裂隙。煤，大孔很少，无外生裂隙。煤 层瓦斯含量大，但瓦斯涌出量不大，涌出速度慢，涌出层瓦斯含量大，但瓦斯涌出量不大，涌出速度慢，涌出 时间长。时间长。 （2 2）破坏型煤）破坏型煤 各种孔均存在，随着煤的破坏程度增大而增加。游各种孔均存在，随着煤的破坏程度增大而增加。游 离瓦斯含量高，易涌出，衰减快，可能发生突出。离瓦斯含量高，易涌出，衰减快，可能发生突出。 （3 3）构造煤）构造煤 在地应力作用下，煤破碎成在地应力作用下，煤破碎成0.1mm0.1mm的煤粒，再被的煤粒，再被 压成煤砖状。压成煤砖状。 各类孔均存在，瓦斯含量高，卸压后，各类孔均存在，瓦斯含量高，卸压后，f f ，瓦斯，瓦斯 涌出量涌出量 ，易突出。，易突出。 4 4、孔隙率与外加压力（地应力）关系、孔隙率与外加压力（地应力）关系 式中：式中：f-f-受压状态下的孔隙率；受压状态下的孔隙率； f f 0 0 -未受压状态孔隙率；未受压状态孔隙率； -压应力；压应力； -压缩系数。压缩系数。 一般地，微孔不压缩。一般地，微孔不压缩。Exp: 17MPaExp: 17MPa时，时，f f 减少减少20%20% ，因为微孔不变，大中孔减少，因为微孔不变，大中孔减少4050%4050% 备注：备注：（1 1）H f H f （2 2）卸压后（受采动影响）卸压后（受采动影响） f f （3 3） 对煤的吸附性影响很小。对煤的吸附性影响很小。 f 过程与原理 吸附吸附 用多孔固体吸附剂将流体（气用多孔固体吸附剂将流体（气 体或液体）混合物中的组分浓体或液体）混合物中的组分浓 集于固体表面集于固体表面 吸附质被吸附物质吸附质被吸附物质 吸附剂附着吸附质的物质吸附剂附着吸附质的物质 优点：效率高、可回收、设备简优点：效率高、可回收、设备简 单单 缺点：吸附容量小、设备体积大缺点：吸附容量小、设备体积大 二、煤二、煤的吸附特性的吸附特性 （一）、（一）、概述概述 1 1、吸附现象、吸附现象 -气体分子与固体表面分子间相互作用，气体分子暂时停气体分子与固体表面分子间相互作用，气体分子暂时停 留在固体表面上的现象。留在固体表面上的现象。 吸附剂吸附剂-能吸附其它物质的介质，如：煤；能吸附其它物质的介质，如：煤； 吸附质吸附质-被吸附的物质，如被吸附的物质，如CHCH 4 4 。 2 2、吸附分类、吸附分类 根据吸附方式分：根据吸附方式分： 表面吸附表面吸附（吸着）（吸着）-在吸附剂表面吸附一层或多层吸附质在吸附剂表面吸附一层或多层吸附质 分子。分子。 容积吸附容积吸附（吸收）（吸收）-吸附质分子紧密地充满于吸附剂的微吸附质分子紧密地充满于吸附剂的微 小孔隙内，类似于溶质溶解于溶剂中。小孔隙内，类似于溶质溶解于溶剂中。 根据吸附作用力分：根据吸附作用力分： A A）物理吸附）物理吸附 特点：特点：、作用力为范德华力，作用距离极小（、作用力为范德华力，作用距离极小（1/r1/r 7 7 ）, ,仅仅 限于界面附近；限于界面附近； 、可逆的、可逆的-不稳定的动平衡。不稳定的动平衡。 、吸附是一种放热反应，解吸，吸热。、吸附是一种放热反应，解吸，吸热。 如：煤如：煤-CH-CH 4 4 ，吸附热：，吸附热：0.51.2 Kj/mol0.51.2 Kj/mol B B）化学吸附）化学吸附 作用力为离子键，不可逆。作用力为离子键，不可逆。 P or t P or t 解解 吸吸 吸 附 （二）、（二）、吸附线和吸附方程吸附线和吸附方程 吸附量决定于：吸附量决定于： 吸附质性质（不同气体）；吸附质性质（不同气体）； 吸附剂性质；吸附剂性质； 吸附温度；吸附温度； 吸附压力。吸附压力。 1 1、吸附线、吸附线 - - 吸附剂和吸附质，在一定温度（吸附剂和吸附质，在一定温度（t t）或一定压力）或一定压力(P)(P) 下，吸附量与下，吸附量与 P P 或或 t t 之间的关系曲线。之间的关系曲线。 P X t=const 等温吸附线 t X P=const 等压吸附线 2 2、吸附方程、吸附方程 A A）LangmuirLangmuir方程（方程（19161916年）年） 理论计算式：理论计算式： 式中：式中：X-X-给定温度下的吸附量，给定温度下的吸附量，mm 3 3 /t/t； a-a-吸附常数，极限吸附量，吸附常数，极限吸附量，mm 3 3 /t/t； b-b-吸附常数，吸附常数，MPaMPa -1 -1 ; ; P- P-吸附平衡时的气体压力，吸附平衡时的气体压力，MpaMpa。 a a、b b通过实验室测定得出。通过实验室测定得出。 实际算式：实际算式： 其中：其中： B) B) 弗洛德里希方程（弗洛德里希方程（19061906） 式中：式中：k k、n-n-系数；系数； P-P-气体压力。气体压力。 C C）都必林方程）都必林方程 式中：式中：a a 0 0 -极限吸附瓦斯量，极限吸附瓦斯量，cm/gcm/g； E-E-吸附能，吸附能，j/molj/mol； P P 0 0 -极限吸附时的气体压力极限吸附时的气体压力,Mpa,Mpa； P-P-吸附压力吸附压力,Mpa,Mpa； T-T-吸附温度；吸附温度； n-n-吸附结构系数。吸附结构系数。 三、影响三、影响煤与瓦斯吸附量的主要因素煤与瓦斯吸附量的主要因素 1 1、瓦斯压力、瓦斯压力 t=const , P Xt=const , P X 2 2、温度、温度 P = const t X P = const t X 温度每升高温度每升高1 1，吸附瓦斯的能力降低约，吸附瓦斯的能力降低约8%8%。 3 3、瓦斯的性质、瓦斯的性质 对于特定的煤，在对于特定的煤，在t t、P P一定时，一定时， COCO 2 2 的吸附量的吸附量 CHCH 4 4 的吸附量的吸附量 NN 2 2 的吸附量的吸附量 4 4、煤的变质程度、煤的变质程度 变质程度反映了煤的表面积与化学组成。变质程度反映了煤的表面积与化学组成。 变质程度越高（变质程度越高（V V r r ） X X 5 5、煤中的水份、煤中的水份 水份的增加使煤的吸附能力降低。水份的增加使煤的吸附能力降低。 艾琴格尔经验式：艾琴格尔经验式： 式中：式中：X Xch ch- -含有水份时瓦斯吸附量；含有水份时瓦斯吸附量； Xg-Xg-不含有水份时瓦斯吸附量；不含有水份时瓦斯吸附量； W-W-水份含量。水份含量。 6 6、煤中的灰份（、煤中的灰份（A A c c ） 灰份不吸附瓦斯，我国习惯于用灰份不吸附瓦斯，我国习惯于用可燃基可燃基作单位。作单位。 3.1 煤层瓦斯压力的概念 煤层瓦斯压力概念 赋存在煤层孔隙中 的游离瓦斯所表现 出来的气体压力。 当煤的孔隙率相同 时，游离瓦斯量与 瓦斯压力成正比 当煤的吸附瓦斯能 力相同时，煤层瓦 斯压力越高，煤的 吸附瓦斯量越大。 瓦斯瓦斯压力的含义压力的含义 - - 煤层孔隙或裂隙内气体分子自由运动撞击煤层孔隙或裂隙内气体分子自由运动撞击 所产生的作用力。所产生的作用力。 特点：特点： 在某一点上各向大小相等，方向与孔隙壁面垂在某一点上各向大小相等，方向与孔隙壁面垂 直。直。 煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量、瓦斯流瓦斯流 动动力高低以及瓦斯动力现象动动力高低以及瓦斯动力现象的基本参数。的基本参数。 煤层瓦斯压力煤层瓦斯压力分布的一般规律分布的一般规律 1 1、在未受采动影响煤层内、在未受采动影响煤层内 （1 1）沿深度）沿深度( (沿煤层倾向沿煤层倾向) ) 符合气体状态方程，即：符合气体状态方程，即：P=f(vP=f(v-1 -1,t) ,t)， 其中：其中：v v为孔容，为孔容，t t为煤温。为煤温。 H H ，V V ， T T 但不明显但不明显 H PH P 未受采动影响的煤层内的瓦斯压力，随深未受采动影响的煤层内的瓦斯压力，随深 度的增加而有规律地增加，可以大于、等于或度的增加而有规律地增加，可以大于、等于或 小于静水压。小于静水压。 存在：存在： n-n-系数，通常取系数，通常取n=1n=1。 存在：存在： g gp p -煤层瓦斯压力梯度，煤层瓦斯压力梯度，Mpa/mMpa/m。 含义含义-单位深度增加煤层瓦斯压力增加量。单位深度增加煤层瓦斯压力增加量。 g g p p 说明什么 说明什么? ? （H1,P1） (H2,P2) (H,P) H(m) P(MPa) 根据瓦斯压力梯度可以预测深部煤层瓦斯压力。根据瓦斯压力梯度可以预测深部煤层瓦斯压力。 预测计算式：预测计算式： 式中：式中： P P 预测的甲烷带内深预测的甲烷带内深HH(m)(m)处的瓦斯压力，处的瓦斯压力，MPaMPa g g p p 瓦斯压力梯度，瓦斯压力梯度，MPa/mMPa/m 特例：特例： 式中：式中： P P0 0 - -甲烷带上部边界处瓦斯压力，取甲烷带上部边界处瓦斯压力，取0.20.2MPaMPa 。 HH 0 0 -甲烷带上部边界深度，甲烷带上部边界深度，mm。 举例：某矿瓦斯风化带深度为举例：某矿瓦斯风化带深度为100100mm，在，在200200mm处测得煤处测得煤 层瓦斯压力为层瓦斯压力为0.50.5MPaMPa，预测，预测300m300m处煤层瓦斯压力。处煤层瓦斯压力。 （2 2）沿走向）沿走向 在地质条件相近的块段内，相同深度的同一煤层，在地质条件相近的块段内，相同深度的同一煤层， 具有大体相同的瓦斯压力。具有大体相同的瓦斯压力。 条件：条件： A A）孔隙、裂隙互相连通，形成一个统一的体系；）孔隙、裂隙互相连通，形成一个统一的体系； B B）等量的瓦斯处于孔隙容积相同的不同体系内。）等量的瓦斯处于孔隙容积相同的不同体系内。 C C）不等量的瓦斯处于孔隙容积按同比例的不同体系内）不等量的瓦斯处于孔隙容积按同比例的不同体系内 。 即：即： 实际上，只能实际上，只能“ “大体相同大体相同” ”，而且可能差别。，而且可能差别。 2 2、采动影响区煤层、采动影响区煤层 f , Xf , X f f , , P P发生变化，十分复杂，一般随深度增加发生变化，十分复杂，一般随深度增加 瓦斯压力逐渐增大。瓦斯压力逐渐增大。 q3.2 煤层瓦斯压力的测定方法 测压的封孔方法 煤层瓦斯压力测定 测压技术施工方法 从围岩巷道（石 门或围岩钻场） 向煤层打孔径为 5075mm的钻孔 ，孔中放置测压 管，将钻孔封闭 后，用压力表直 接进行测定。 填料封孔法封孔器封孔法 胶圈封孔器法 胶圈粘液封 孔器法 q3.3 煤层瓦斯压力的测定方法 填料封孔法 填料封孔法是应用最广泛的一种 测压封孔方法。采用该法时，在 打完钻孔后，先用水清洗钻孔， 再向孔内放置带有压力表接头的 测压管，管径约为68mm，长度 不小于6m，最后用充填材料封孔 。图为填料法封孔结构示意图 1前端筛管；2挡料圆盘；3充填材料； 4木楔；5测压管；6压力表；7钻孔 技术方法封孔结构示意图 动画演动画演yaliceding.htmlyaliceding.html示示 3m 测压管 检查管 注浆管 水泥砂浆封孔水泥砂浆封孔 为了克服粘土封孔费工费时劳动强度较大的缺点，为了克服粘土封孔费工费时劳动强度较大的缺点， 国内外不少矿井采用以压缩空气为动力，将水泥砂浆压国内外不少矿井采用以压缩空气为动力，将水泥砂浆压 入钻孔的封孔工艺。入钻孔的封孔工艺。 适用条件：适用条件：封孔倾角超过封孔倾角超过4545 、深度大于、深度大于15m15m的钻孔。的钻孔。 水泥沙浆配比水泥沙浆配比：500500号水泥：砂石：水：铝粉（或石膏）号水泥：砂石：水：铝粉（或石膏） ：1 0.51 0.5：0.00080.0008 q3.3 煤层瓦斯压力的测定方法 封孔器封孔法 主要优点：简便易行，封孔器可 重复使用； 缺点：封孔深度小，且要求封孔 段岩石必须致密、完整。 优缺点结构示意图 胶圈封孔器法 1测压管；2外套管；3压紧螺帽；4活动挡圈； 5固定挡圈；6胶圈；7压力表；8钻孔 动画演动画演jiaoquanfengkongqi.htmljiaoquanfengkongqi.html示示 q3.3 煤层瓦斯压力的测定方法 封孔器封孔法 主要优点：封孔 段长度大，压力 粘液可渗入封孔 段岩（煤）体裂 隙，密封效果好 。 特点结构示意图 胶圈压力粘液封孔器法 动画演动画演nianyefengkongqi.htmlnianyefengkongqi.html示示 胶圈粘液封孔测定瓦斯压力胶圈粘液封孔测定瓦斯压力 原理原理：用膨胀着的胶圈封高压粘液，再由高压用膨胀着的胶圈封高压粘液，再由高压 粘液封高压瓦斯，由压力表测定瓦斯压力。粘液封高压瓦斯，由压力表测定瓦斯压力。 测压管 胶圈 注粘液 注意事项注意事项 （1 1）测压空间尽可能小；）测压空间尽可能小； （2 2）钻孔打完后，立即封孔，尤其是低透气）钻孔打完后，立即封孔，尤其是低透气 性煤层；性煤层； （3 3）防止漏气；）防止漏气； （4 4）足够长的观察时间；）足够长的观察时间； （5 5）防止地下水的影响，尽可能不穿含水层）防止地下水的影响，尽可能不穿含水层 ，必须穿过含水层时，封孔应超过含水层。，必须穿过含水层时，封孔应超过含水层。 q4.1 煤层瓦斯含量 煤层瓦斯含量：指单位质量或体积的煤中所含有的 瓦斯量，单位是m3/t或m3/m3。 原始瓦斯含量：指煤层未受采动影响时的瓦斯含量 。 残存瓦斯含量：指煤层受到采动影响，已经排放出 部分瓦斯，则剩余在煤层中的瓦斯含量。 三 种 含 量 的 定 义 煤的瓦斯含量确定煤的瓦斯含量确定 煤内游离瓦斯含量煤内游离瓦斯含量X X y y (m (m 3 3 /t/t煤煤) ) 式中式中 VV煤的渗透容积，煤的渗透容积，mm 3 3 /t/t煤；煤； P P瓦斯压力，瓦斯压力，kPakPa； T0 T0标准状况下的绝对温度标准状况下的绝对温度(273K)(273K)； T T瓦斯的绝对温度；瓦斯的绝对温度； P P 0 0 标准状况下的压力，等于标准状况下的压力，等于101.3kPa101.3kPa ； 瓦斯的压缩系数瓦斯的压缩系数 甲烷压缩系数甲烷压缩系数k k 压 力 (MPa) 温 度 () 01020304050 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 煤的吸附瓦斯含量煤的吸附瓦斯含量 煤的表面积是很大的，每克煤有数十至二百煤的表面积是很大的，每克煤有数十至二百mm 2 2 ，其中微孔表面积占绝大多数，吸附瓦斯量主要取，其中微孔表面积占绝大多数，吸附瓦斯量主要取 决于微孔隙表面积、瓦斯压力与温度。煤的吸附瓦决于微孔隙表面积、瓦斯压力与温度。煤的吸附瓦 斯服从朗缪尔吸附方程。按朗缪尔方程计算并考虑斯服从朗缪尔吸附方程。按朗缪尔方程计算并考虑 煤中水分、可燃物的百分比，温度的影响：煤中水分、可燃物的百分比，温度的影响： 式中式中 pp瓦斯压力，瓦斯压力，MPaMPa； a a在该温度下，极限吸附量，在该温度下，极限吸附量，mm 3 3 /t/t可燃物；可燃物； b b取决于温度和煤的吸附性能常数，取决于温度和煤的吸附性能常数，kPakPa-1 -1。 。 A,WA,W煤中的灰分与水分，煤中的灰分与水分，%； t t 0 0 实测室测定吸附常数时的实验温度实测室测定吸附常数时的实验温度 tt煤层温度，煤层温度， nn系数，无因次，按下式确定系数，无因次，按下式确定 煤层瓦斯含量等于吸附含量与游离含量之和：煤层瓦斯含量等于吸附含量与游离含量之和： X XX X y y X Xx x 实测表明，在目前开采深度 实测表明，在目前开采深度(1000(10002000m2000m以内以内) ) 煤层的吸附瓦斯占煤层的吸附瓦斯占707095%95%，而游离瓦斯占，而游离瓦斯占5 530%30% 。 三、煤层瓦斯含量的测定三、煤层瓦斯含量的测定 1 1、直接测定法、直接测定法勘探钻孔煤芯解吸法勘探钻孔煤芯解吸法 主要测定步骤：主要测定步骤： 1 1）现场采样与瓦斯解吸速度的测定现场采样与瓦斯解吸速度的测定v v 1 1 (1)(1)取样。取样。 采取新鲜煤芯或碎煤约采取新鲜煤芯或碎煤约200g200g，装入特制，装入特制 密封容器（真空罐）中加以密封。密封容器（真空罐）中加以密封。 (2)(2)试验室脱气与气体分析。试验室脱气与气体分析。 试样送到试验室后常温脱气，之后加热试样送到试验室后常温脱气，之后加热 至至9595进行真空脱气，抽出气体进行色谱进行真空脱气，抽出气体进行色谱 分析。分析。 2 2、损失瓦斯量的计算、损失瓦斯量的计算v v 2 2 t t 0 0 装罐前时间；装罐前时间； t t装罐后时间；装罐后时间； v v解吸瓦斯体积。解吸瓦斯体积。 0 200 400 600 800 200 400 600 800 V/ml (3)(3)煤样粉碎。煤样粉碎。煤样脱气结束后，打开真空罐取出煤样，放煤样脱气结束后，打开真空罐取出煤样，放 进密封球磨罐进行粉碎。要求粉碎后煤样绝大部分（进密封球磨罐进行粉碎。要求粉碎后煤样绝大部分（80%80% 以上）的粒度在以上）的粒度在0.25mm0.25mm以下。以下。 (4)(4)粉碎后脱气与气体分析。粉碎后脱气与气体分析。将装有已粉碎煤样的密封球磨将装有已粉碎煤样的密封球磨 罐进行加热和真空脱气，方法同步骤（罐进行加热和真空脱气，方法同步骤（2 2），直到基本上），直到基本上 无气体解吸为止。无气体解吸为止。 (5)(5)煤样称重与工业分析。煤样称重与工业分析。 (6)(6)煤中残存瓦斯量计算。煤中残存瓦斯量计算。根据根据2 2个阶段脱气的气体分析结果个阶段脱气的气体分析结果 中的氧含量，扣除混入的空气成分，即换算出了无空气中的氧含量，扣除混入的空气成分，即换算出了无空气 基的煤层气体成分，再根据两次脱气抽出的气体体积和基的煤层气体成分，再根据两次脱气抽出的气体体积和 成分、煤样重量和煤质分析结果，就很容易算出单位重成分、煤样重量和煤质分析结果，就很容易算出单位重 量煤（或可燃质）中含有的瓦斯量，即煤的残存瓦斯含量煤（或可燃质）中含有的瓦斯量，即煤的残存瓦斯含 量。量。 试验室煤样脱气及气体成分分析。试验室煤样脱气及气体成分分析。经过经过 解吸测定结束后的煤样，在密封状态下应解吸测定结束后的煤样，在密封状态下应 尽快送到试验室进行加热（尽快送到试验室进行加热（9595）真空脱）真空脱 气，脱气完后将煤样粉碎，再进行一次脱气，脱气完后将煤样粉碎，再进行一次脱 气，最后进行气体组分分析。脱气、粉碎气，最后进行气体组分分析。脱气、粉碎 和气体分析方法与测残存瓦斯含量时相同和气体分析方法与测残存瓦斯含量时相同 。 ）煤样剩余瓦斯解吸）煤样剩余瓦斯解吸v v 3 3 包括：包括：I) I) 煤样粉碎前脱气；煤样粉碎前脱气； ii) ii) 煤样粉碎后脱气煤样粉碎后脱气 总瓦斯量：总瓦斯量：V=VV=V 1 1 +V+V 2 2 +V+V 3 3 经过状态变换和计算可得煤层原始瓦斯含 经过状态变换和计算可得煤层原始瓦斯含 量。量。 X0煤样的原始瓦斯含量，ml/g; V1煤样解吸测定中累计解吸出的瓦斯体积，ml ； V2计算出的瓦斯损失量，ml； V3煤样粉碎前的脱出量，ml； V4煤样粉碎后的脱出量，ml； G煤样重量，g； 井下煤层瓦斯含量测定方法井下煤层瓦斯含量测定方法钻屑解吸法钻屑解吸法(A)(A) 钻钻屑解吸法屑解吸法(A)(A)： 抚顺分院在19801981年期间，研究提出了钻屑解吸法测定煤 层瓦斯含量的方法。方法的原理与地勘钻孔所用解吸法相同。与在 地勘钻孔中应用相比，该法在井下煤层钻孔应用的明显优点： 一是煤样暴露时间短，一般为35min，且易准确进行测定； 二是煤样在钻孔中的解吸条件与在空气中大致相同，无泥浆和 泥浆压力的影响。 煤样解吸随时间变化规律煤样解吸随时间变化规律 式中 q-在解析时间为t时煤样的解析瓦斯速度，ml/g.min q1-t=1min时煤样瓦斯解析速度，ml/gmin； k-解析速度随时间的衰减系数； 在解析时间为t时累计的解析瓦斯量为： 钻孔见煤至煤样测定解吸这段时间t0，损失的瓦斯量为： 式中 Q2-煤样瓦斯损失量，ml/g； t0-煤样解吸前的暴露时间，min。 当k1时，无解，只适用于k1的情况。 现场解吸瓦斯量、残存量计算与地勘解吸计算方法相同。 井井下煤层瓦斯含量测定方法下煤层瓦斯含量测定方法钻屑解吸法钻屑解吸法(B)(B) 中国矿业大学的俞启香教授提出了一种新的钻屑解吸法 ，简称钻屑解吸法(B)。和钻屑解吸法(A)相比，钻屑解吸 法(B)只是对取样时的钻屑损失瓦斯量计算作了改进，改进 后的方法适应于所有煤层，无论突出煤还是非突出煤，也 无论煤样粒度。