煤层瓦斯含量

本文格式为Word版，下载可任意编辑——煤层瓦斯含量首先介绍了直接法测定煤层瓦斯含量的原理和操作步骤，总结出用直接法测定瓦斯含量的一些影响因素，针对这些影响因素提出相应的对策措施，旨在将测定过程中产生的误差裁减到最低程度，提高测验测定结果精度，为矿井瓦斯涌出量的预料、煤层气的开发利用及瓦斯突出与预防研究等供给稳当的理论数据支持。

直接法瓦斯含量误差分析

目前，矿井瓦斯仍是影响煤矿总体安好水平的主要因素之一，国内外煤层瓦斯含量测定常用的有间接法和直接法。间接法是等温吸附线计算法，根据井下煤层原始瓦斯压力和测验室测定的煤吸附常数及工业分析结果，运用朗格缪尔方程计算瓦斯含量[1]。该方法存在煤层原始瓦斯压力测定工艺繁杂、本金较高等缺点。直接法具有便当快捷、简朴合理等特点，测定的数值对比客观真实，因而在条件具备的处境下是首选的瓦斯含量测定方法[2]。但是直接法在保证气密性方面等方面也存在确定问缺点，这就要求我们尽可能找出整体操作过程中的影响因素并提出切实可行的解决措施，提高直接法测定煤层瓦斯含量的精准性。

1直接法测定煤层瓦斯含量的原理

当煤样剥离原始煤体后，煤样暴露于大气之中，其周边环境的压力变成测定地点的大气压力，压力降低，煤样中游离瓦斯和吸附瓦斯的动平衡状态遭到了破坏，原来吸附于煤样中的瓦斯开头解吸，直至煤样中的瓦斯压力等于测定地点的大气压力而达成新的动态平衡[3]。直接法测定煤层瓦斯含量就是利用瓦斯解吸仪测定煤样解吸瓦斯量，根据其解吸规律和煤样暴露时间推算损失瓦斯量，测验室获取瓦斯残存量，得到瓦斯解吸量、瓦斯损失量和残存瓦斯解吸量之和即为煤层瓦斯含量。

2直接法测定煤层瓦斯含量的步骤

直接法测定煤层瓦斯含量总体上分为井下煤样直接解析和测验室煤样瓦斯残存含量测定两片面，概括测试过程如图1所示。

图1直接法测煤层瓦斯含量过程图

2.1采取煤样，井下直接解析

选择适合的采样地点钻孔采集煤样后，立刻装入煤样罐并拧精细封，将密封后的煤样罐与瓦斯解析速度测定仪相连接，举行井下瓦斯解析。此过程要记录好暴露时间、开头解析时间，每隔一段时间量管读数等必要数据。开头一段时间每隔2min读取量管的读数，后期可延长到10-20min，当解析速度小于1nm/min时，中断解析，并按国标GBT23250-2022（以下简称国标）[4]中的体积转换公式将每一次量管读数的体积转换为标准条件下的体积，计算累积解析瓦斯量V1，解析后将密封罐密封，实时送至测验室举行残存瓦斯含量测定。

2.2计算采样过程中损失瓦斯量

直接法测煤层瓦斯含量过程中，损失瓦斯量的计算主要有图解法和阅历公式法，测验室常用依据国标中的图解法即法和数学解析法计算出损失量。当解析量对比大或观测点对比分散时，采用数学解析法计算。解析法如式（1）：

V0=a+b=a+bT（1）

a，b为待定常数，可用最小二乘法求解，当T=0时，V0=a，即所求的损失瓦斯量。

2.3测验室残存瓦斯含量测定

测验开头前对煤样罐、真空脱气仪举行严格的气密性检查。煤样要举行粉碎前常温、加热脱气，粉碎后常温、加热脱气两个阶段。粉碎前加热温度95℃，每隔30min重新抽气，记录量筒读数、大气压力、室温、压力表温度等相关数据，直到30min内泻出瓦斯量小于10cm3。粉碎是在球磨罐内举行，粉碎3-4h，使得煤样粒度达成0.25mm以下，然后用球磨罐重复粉碎前的脱气操作。将两个阶段脱气的总体积按国标中的体积转换式变换成标准状况下的体积V0，将两个脱气阶段获得的气体分别举行色谱分析，换算得到标准状况下混合气体中瓦斯组分体积浓度V3、V4。

2.4计算煤层瓦斯含量

煤样的总瓦斯含量包括四片面，即采样过程中损失瓦斯量、现场解析瓦斯量、粉碎前脱气抽出瓦斯量及粉碎后脱气抽出瓦斯量。将脱气后的煤样称量重量，经过工业分析仪测定，得出煤样水分Mad、灰分Aad、以及煤样可燃质重量Gr，结果将各个阶段已得到的标准状况下瓦斯体积Vi（i=1，2，3，4）相加除以煤样可燃质重量Gr，即得到煤层瓦斯含量X，即每克可燃质中含有的瓦斯量。

3影响因素分析及对策建议

3.1煤样采取地点的选择

煤层含瓦斯量的大小，与煤形成后瓦斯的逸散和运移条件，以及煤的吸附性和孔隙率等因素，全体这些都与煤的变质程度、煤层上覆有效地层厚度、煤层倾角等煤层赋存条件有关。一般来说煤的变质程度越高，煤层厚度越大，煤层倾角越小，煤的瓦斯含量就越高。

因此，我们在选择煤样的采样地点时，首先应充分考虑到采取地点应能从总体上反映该煤层的煤田地质史、煤的变质程度，不能选在煤层倾角生较大变化的地点。其次，采样地点的水文地质条件简朴、煤层含水量小，应避开大的褶曲断层等地质构造。

3.2井下煤样罐、解析仪气密性影响

在井下采取煤样后举行井下解析时，假设煤样罐漏气，那么煤样罐内的瓦斯在向量管内排放的同时也向周边的空气中排放，必然导致瓦斯含量测定值偏低；假设解吸仪漏气，那么周边空气的进入也会使量管的液面下降，必然会导致瓦斯含量测定值偏高。

2022年11月，保安分区3#煤东区轨道巷采取煤样举行试样，共采集两份6个煤样罐，一份在煤样罐气密性不达标处境下举行。测定结果如图2。[5]由图可以看出，煤样罐漏气时测得的瓦斯含量比实际值偏小。因此，井下解析之前首先要检查煤样罐和解吸仪的气密性。煤样罐检查方法为向罐内冲入1.5kPa空气放入水查看是否有漏气现象，有漏气现象一律更换。同时查看煤样罐的密封垫圈和针头插孔胶垫，有无展现裂痕、磨损和老化现象并实时更换。（如图2）

3.3煤样的暴露时间影响煤样的暴露时间是指自煤样在钻孔中脱离煤体至开头举行解吸测定的这段时间。由于在解吸测定前的这段时间为煤样暴露时间，即使在拧紧煤样罐的过程中，煤样中的瓦斯也理应正常解吸，所以我们理应尽量缩短煤样的暴露时间。标准规定采样时间不能超过5min，但目前实际操作中很难做到，大多会超过40min。通过实践证明，只要将采样时间操纵在40min以内，就能测得较切实的瓦斯含量值。而假设超过这个时间，就会由于煤样瓦斯解吸规律变更，而使测定结果展现较大误差。

因此，井下解析的时候要选择合理的取芯技术，用有阅历的工人采取煤样，尽量缩短煤样暴露时间，裁减煤层瓦斯损失量。

3.4损失瓦斯量的推算影响

在用直接法测定煤层原始瓦斯含量过程中，井下瓦斯解析量、测验室瓦斯残存量都是通过测定参数直接得到的，而损失瓦斯量是推算的，因而在推算方法应用、推算过程中难免产生误差。为此，我们理应针对不同煤层含瓦斯量的处境合理的选择推算方法，尽量减小损失瓦斯量推算的误差。

当煤层瓦斯含量较大、解析速度较快时很轻易造成人为的观测误差，作出的图像在解析初始阶段内观测到的点较分散，不易拟合到某条直线上，此时用图解法推算损失量必定会造成确定误差，这时我们往往应采用等压解析瓦斯公式计算瓦斯损失量，常用的有巴雷尔公式、文特式、指数式等。但当瓦斯含量较小、解析速度较慢时，我们最好采用图解法推算损失量，该方法通过图像表示明显直观，可以有效地剔除明显不适合的测点，使推算的损失量更接近实际处境。

3.5测验室测定中的影响分析

送至测验室的煤样罐、和球磨罐密封胶皮垫圈均易氧化磨损，同时残存瓦斯装置轻易产生漏气现象，使最终测定的残存瓦斯含量比实际值小好多。

因此，煤样罐送至测验室后，首先将密封罐沉入水中，留心查看5min，检查有无气泡后面能举行下步测验。真空脱气装置在日常测验使用前要严格测试气密性，水银计液面在抽到真空状态下保持5～10min液面不动，那么证明真空脱气左边系统不漏气。右面各量管排尽气体，在水准瓶放低处境下无气体渗漏，液面下降，那么证明真空脱气右边系统不漏气。真空脱气仪务必得志上述要求才能举行真空状态下抽气操作。

4结论与展望

（1）通过上述过程分析，引起直接法测定瓦斯含量的误差因素可归纳为现场解析影响和测验室残存测定影响两片面。现场解析主要的影响因素有采样地点的选择、煤样罐密封性、解析仪密封性、暴露时间的影响等。测验室残存测定影响因素主要有真空脱气装置气密性、球磨罐气密性影响等。

（2）测定过程最根本是保证仪器气密性。井下解析时，煤样采取前及举行解析前确定要对煤样罐和解析仪举行气密性检查，气密性不达标那么