瓦斯含量和瓦斯压力测定20081026.ppt

煤层瓦斯含量与瓦斯压力测定 王兆丰河南省特聘教授 河南理工大学博导 研究员 煤矿灾害预防与抢险救灾教育部工程研究中心常务副主任 瓦斯防治技术与装备研究所所长 国家安全生产专家 中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会副主任委员 河南省职业安全健康协会副理事长 联系电话子邮箱 wzf3988 内容提要 一 瓦斯含量与瓦斯压力测定的重要性 二 煤层瓦斯压力测定方法 三 煤层瓦斯含量测定方法 1 相关规定的要求 煤矿安全规程 防治煤与瓦斯突出细则 煤与瓦斯突出矿井鉴定规范 AQ1024 2006 煤矿瓦斯抽采基本指标 AQ1026 2006 煤矿瓦斯抽放规范 AQ1027 2006 一 瓦斯压力 含量 测定的重要性 2 瓦斯治理的需要煤矿通风设计矿井瓦斯涌出量预测瓦斯突出防治煤矿井下瓦斯抽采 一 瓦斯压力 含量 测定的重要性 一 瓦斯压力 含量 测定的重要性 3 瓦斯资源开发利用的需要煤矿瓦斯抽采系统设计煤层气商业开发瓦斯 煤层气 利用设计 二 煤层瓦斯含量测定 集气法 瓦斯含量测定方法 直接法 间接法 地勘方法 井下方法 解吸法 钻屑解吸法 密闭法 二 煤层瓦斯含量测定 煤层瓦斯含量 单位重量煤中所含有的换算成标准状态下 20 0 1MPa 的瓦斯体积称之为煤层瓦斯含量 单位m3 t和cm3 g 国际上现在普遍采用地勘解吸法来测定煤层瓦斯含量 建立了相关的测定标准 煤层气含量测定方法 GB T19559 2004 地勘时期煤层瓦斯含量测定方法 AQ1046 2007 USBM解吸法 Smith Williams解吸法 二 煤层瓦斯含量测定 1 地勘解吸法 二 煤层瓦斯含量测定 1 地勘解吸法 二 煤层瓦斯含量测定 1 地勘解吸法 我国地勘瓦斯含量测定装备 二 煤层瓦斯含量测定 1 地勘解吸法 欧美国家地勘瓦斯含量测定装备 二 煤层瓦斯含量测定 1 地勘解吸法 瓦斯损失量计算图 二 煤层瓦斯含量测定 1 地勘解吸法 采样 用普通岩芯管采取煤芯 煤样 当煤芯 煤样 提升至地表之后选取300 400g立即装入密封罐中 在采样过程中 注意记录开始提芯 煤芯提至地表和装罐前在空气中暴露的时间 瓦斯解吸量测定 煤样装入密封罐后 先将穿刺针头插入罐盖上的胶垫圈 再拧紧罐盖 并通过针头将密封罐与解吸仪连接 开始测量煤样解吸瓦斯量随时间的变化 测量2h后 得出累计瓦斯解吸体积V1 然后取出针头 将密封罐送至实验室 进行脱气和气体分析 损失瓦斯量推算 煤样在最初暴露的一段时间内 累计解吸瓦斯量与煤样解吸时间的平根成正比 即 VS K残存瓦斯量实验室测定 经解吸测定的煤样 在密封状态下加热 95 真空脱气 确定V3 再粉碎后脱气 确定V4 气体组份分析煤样称重并进行工业分析 二 煤层瓦斯含量测定 1 地勘解吸法 二 煤层瓦斯含量测定 1 地勘解吸法 地勘瓦斯含量可靠性评价 煤样灰分含量不得超过40 煤样现场瓦斯解吸测定后 必须密封装罐 脱气前不漏气 煤样重量不得少于250g 瓦斯带测定煤样甲烷成分不低于80 同一钻孔同一煤层有两个或两个以上的瓦斯含量测值 且均满足条件 时 按最大值确定煤层瓦斯含量 存在问题 瓦斯含量测值随深度增加而减少 二 煤层瓦斯含量测定 1 地勘解吸法 泥浆介质取芯模拟试验装置结构示意图 二 煤层瓦斯含量测定 1 地勘解吸法 研制的泥浆介质取芯模拟测试装置 解决了二大技术难题 提钻过程泥浆压降模拟 提钻过程漏失瓦斯量实时精确测定 测定装备申报了发明专利实验得到了 漏失瓦斯量不能用简单的计算公式来推算 的结论 二 煤层瓦斯含量测定 1 地勘解吸法 提钻过程泥浆压降实际模拟曲线 模拟逼近推算提钻过程煤芯漏失瓦斯量的测试方法 地面瓦斯解吸测定 钻孔煤芯 地勘钻孔提钻记录 实验室煤样处理 漏失瓦斯量 给定瓦斯压力 实验室煤样处理 模拟测试 模拟测试装置 残余瓦斯压力测定 残余瓦斯压力 残余压力比较 不相等 相等或模拟次数超过5次 模拟结束 二 煤层瓦斯含量测定 1 地勘解吸法 二 煤层瓦斯含量测定 2 钻屑解吸法 要求 钻屑采自原始煤体 孔深超过10m 钻屑采集方法与器具 测定步骤 1 采样 孔口取样 粒度为1 3mm 煤样100 200g 2 煤样瓦斯解吸量测定 3 取样过程中的瓦斯解吸量推算 4 煤样残存瓦斯量测定 5 瓦斯含量计算 二 煤层瓦斯含量测定 2 钻屑解吸法 原理 与地勘解吸法类似与地勘解吸法的区别 损失瓦斯量推算方法不同取样损失量推算公式 qt qoe kt缺点 无法定点取样 要推算取样损失量 测定残存瓦斯量 测定周期长 二 煤层瓦斯含量测定 2 钻屑解吸法 二 煤层瓦斯含量测定 2 钻屑解吸法 型定点取样器 型定点取样器 型定点取样器 二 煤层瓦斯含量测定 3 间接法 朗格缪尔方法 瓦斯压力测定吸附常数测定工业分析和孔隙率公式计算 缺点 需测参数多 周期长 煤层原始瓦斯压力 当煤层未受采动影响而处于原始赋存状态时 煤中平衡瓦斯压力称之为煤层原始瓦斯压力 单位为MPa 兆帕 煤层残存瓦斯压力 当煤层受采动影响涌出一部分瓦斯后 煤层中残留瓦斯的压力大小称之为煤层残存瓦斯压力 单位为MPa 三 煤层瓦斯压力测定 三 煤层瓦斯压力测定 二 煤层瓦斯压力测定 1 地面钻孔测压 黄泥 石膏 封孔 二 煤层瓦斯压力测定 2 井下钻孔测压 适用条件 封孔长度不能太长 一般10m 测压处岩石坚硬 少裂隙 穿层钻孔测压 注浆封孔法 二 煤层瓦斯压力测定 2 井下钻孔测压 适用条件 松软岩层或煤巷测压 煤层群分层测压 穿层钻孔测压 用于煤层孔测压时 煤层倾角应该大于10 钻孔长度 15m 胶圈粘液封孔 适用条件 松软岩层穿层钻孔测压或煤巷测压 钻孔长度 15m 二 煤层瓦斯压力测定 2 井下钻孔测压 液压封孔 适用条件 封孔长度不能太长 一般10m 测压处岩石坚硬 少裂隙 穿层钻孔测压 二 煤层瓦斯压力测定 2 井下钻孔测压 测压地点选择 同一地点应打两个测压钻孔 钻孔口距离应在其相互影响范围外 其见煤点的距离除石门测压外应不小于20m 除在煤巷中测定本煤层瓦斯压力外 测定地点应选择在石门或岩巷中 钻孔应避开地质构造裂隙带 巷道的卸压圈和采动影响范围 测定煤层原始瓦斯压力的见煤点应避开地质构造裂隙带 巷道 采动及抽放等的影响范围 选择瓦斯压力测定地点应保证有足够的封孔深度 瓦斯压力测定地点宜选择在进风系统 行人少且便于安设保护栅栏的地方 二 煤层瓦斯压力测定 测定方法的选择 测压处岩石坚硬 少裂隙 可采用黄泥 水泥封孔测压法 在松软岩层及煤巷中测定煤层的瓦斯压力时 钻孔长度 15m时应采用胶囊一密封粘液封孔测压法 钻孔长度 15m时应采用注浆封孔测压法 竖井揭煤可采用注浆封孔测压法 测定邻近煤层的瓦斯压力或煤层群分层测压应采用注浆封孔测压法 测压时间充足时 宜采用被动测压法 测压时间紧迫时 应采用主动测压法 二 煤层瓦斯压力测定 封孔深度 1 封孔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 黄泥 水泥封孔测压法的封孔深度应不小于5m 胶囊一粘液封孔测定本煤层瓦斯压力的封孔深度应不小于10m 注浆封孔测压法的封孔深度不小于12m 煤层群分层测压时则应封堵至被测煤层在钻孔侧的顶板或底板 2 应尽可能加长测压钻孔的封孔深度 3 本煤层测压孔封孔应保证其测压气室长不小于1 5m 穿层测压孔的封孔不宜超过被