瓦斯参数测定

1、2015年8月26日主要内容1、瓦斯参数的基本知识2、煤层瓦斯含量测定3、煤层瓦斯压力测定4、瓦斯放散初速度测定5、煤的坚固性系数f值测定6、煤层透气性系数测定7、其他瓦斯参数测定一、瓦斯参数的基本知识煤层原始瓦斯压力煤层原始瓦斯压力煤层残存瓦斯压力煤层残存瓦斯压力煤层原始瓦斯含量煤层原始瓦斯含量煤层残存瓦斯含量煤层残存瓦斯含量煤的瓦斯容量煤的瓦斯容量瓦斯浓度瓦斯浓度矿井相对、绝对瓦斯涌出量矿井相对、绝对瓦斯涌出量瓦斯放散初速度瓦斯放散初速度煤的坚固性系数煤的坚固性系数煤层原始瓦斯压力 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

2、力称力称 之为煤层原始瓦斯压力，其物理单位为之为煤层原始瓦斯压力，其物理单位为MPaMPa（兆帕）。（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，此时煤层中残留瓦斯的当煤层受采动影响涌出一部分瓦斯后，此时煤层中残留瓦斯的压力压力 大小称之为煤层残存瓦斯压力，单位为大小称之为煤层残存瓦斯压力，单位为MPaMPa。煤层的残存瓦斯。煤层的残存瓦斯压力总小压力总小 于原始瓦斯压力。于原始瓦斯压力。煤层原始瓦斯含量 当煤层未受采动影响而处于原始赋存状态时，单位重量煤中所当煤层未受采动影响而处于原始赋存状态时，单位重量煤中所含有含有 的换算成标准状态下（的换算成标准状态下（00，0.1MP

3、a0.1MPa）的瓦斯体积称之为煤层）的瓦斯体积称之为煤层原始瓦斯原始瓦斯 含量，它常用含量，它常用m m3 3/t /t和和cmcm3 3/g/g作计量单位。作计量单位。煤层残存瓦斯含量 当煤层受采动影响而涌出一部分瓦斯后，单位重量煤中所含有当煤层受采动影响而涌出一部分瓦斯后，单位重量煤中所含有的换算成的换算成 标准状态下的瓦斯体积称之为煤层残存瓦斯含量。标准状态下的瓦斯体积称之为煤层残存瓦斯含量。煤的可解吸瓦斯含量 煤自原始瓦斯含量与煤自原始瓦斯含量与0.1 MPa0.1 MPa瓦斯压力下的煤层残存瓦斯含量瓦斯压力下的煤层残存瓦斯含量 之差称之为煤的可解吸瓦斯含量，其物理单位为之差称之为煤

4、的可解吸瓦斯含量，其物理单位为m m3 3/t/t或或cmcm3 3/g/g。煤煤 的可解吸瓦斯含量大致代表单位重量的煤在开采过程中在井下的可解吸瓦斯含量大致代表单位重量的煤在开采过程中在井下可可 能涌出的瓦斯量。能涌出的瓦斯量。煤的瓦斯容量 当煤中瓦斯压力无限升高时，单位重量煤所能吸附的换算成当煤中瓦斯压力无限升高时，单位重量煤所能吸附的换算成标标 准状态下的瓦斯体积称之为煤的瓦斯容量。瓦斯容量与煤的变准状态下的瓦斯体积称之为煤的瓦斯容量。瓦斯容量与煤的变质质 程度有关，从褐煤到无烟煤，随着煤的变质程度的升高，瓦斯程度有关，从褐煤到无烟煤，随着煤的变质程度的升高，瓦斯容容 量也随着加大。瓦斯

5、容量实际上是煤对瓦斯的极限吸附量。量也随着加大。瓦斯容量实际上是煤对瓦斯的极限吸附量。瓦斯浓度 单位体积空气中所含有的瓦斯体积的体积百分数称之为瓦斯单位体积空气中所含有的瓦斯体积的体积百分数称之为瓦斯 浓度，常用浓度，常用%作单位，我们常说的瓦斯浓度为作单位，我们常说的瓦斯浓度为1%1%表示的是井下表示的是井下每每 1m 1m3 3大气中含有大气中含有0.01m0.01m3 3的瓦斯，或者说每的瓦斯，或者说每100m100m3 3的井下空气中含的井下空气中含有有1m1m3 3的瓦斯。的瓦斯。矿井相对瓦斯涌出量 矿井在矿井在正常生产条件正常生产条件下每采一吨煤所涌出的瓦斯体积称之为下每采一吨煤所

6、涌出的瓦斯体积称之为 矿井相对瓦斯涌出量，单位是矿井相对瓦斯涌出量，单位是m m3 3/t /t。矿井绝对瓦斯涌出量 矿井在单位时间内涌出瓦斯的体积，矿井在单位时间内涌出瓦斯的体积，m m3 3/min/min或或m m3 3/t /t；瓦斯放散初速度(p) 它是一个假定指标，表示充有瓦斯的煤样放散瓦斯快慢它是一个假定指标，表示充有瓦斯的煤样放散瓦斯快慢的一个指标，无量纲。的一个指标，无量纲。 煤的坚固性系数( f ) 反映煤体破坏程度的一个指标，无量纲。反映煤体破坏程度的一个指标，无量纲。二、煤层瓦斯含量测定2.12.1 煤层瓦斯含量测定方法分类煤层瓦斯含量测定方法分类2.1.2.1.1.

7、1.根据应用范围：地质勘探钻孔中应用方法根据应用范围：地质勘探钻孔中应用方法 煤矿井下应用方法煤矿井下应用方法2 2.1 .1. .2 2根据方法特点：根据方法特点：直接测定法直接测定法直接测定法比较简单，直接从煤、岩直接测定法比较简单，直接从煤、岩 试样中抽出瓦斯，测定其成份和瓦试样中抽出瓦斯，测定其成份和瓦斯含量。斯含量。间接测定方法间接测定方法比较复杂，先测定孔隙率、比较复杂，先测定孔隙率、a a、b b值，值， 煤的工业分析，再计算瓦斯含量。煤的工业分析，再计算瓦斯含量。2.2 2.2 煤层瓦斯含量直接测定方法煤层瓦斯含量直接测定方法2.2.1 2.2.1 煤的残存瓦斯含量测定方法煤的

8、残存瓦斯含量测定方法(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，装入特制密封容器（真空，装入特制密封容器（真空罐）中加以密封。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。试样送到试验室后脱气，加热至试样送到试验室后脱气，加热至9595度真空抽出气体进行色谱分析。度真空抽出气体进行色谱分析。 (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，放进密封球煤样脱气结束后，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（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

9、 0.25mm 0.25mm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罐进行加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（热和真空脱气，方法同步骤（2 2），直到基本上无气体解吸为止。），直到基本上无气体解吸为止。 (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中的氧含个阶段脱气的气体分析结果中的氧含量，扣除混入的空气成份，即换算出了无空气基的煤层气体成量，扣除混入的空气成份，即换算出了无空气基的煤层气体成 分，再根据分，再根据两次

10、脱气抽出的气体体积和成份、煤样重量和煤质分析两次脱气抽出的气体体积和成份、煤样重量和煤质分析 结果，就很容易算结果，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。煤的残存瓦斯含量。2. 2.2.2 2.2 地勘期间煤层瓦斯含量测定方法地勘期间煤层瓦斯含量测定方法( (解吸法解吸法) )解吸法：解吸法： 解吸法是把钻孔专用仪器采样改为用普通岩芯管在孔解吸法是把钻孔专用仪器采样改为用普通岩芯管在孔 底底取煤芯，利用密封罐在煤芯提升到孔口时采样。这样做取煤芯，利用密封罐在煤芯提升到孔口时采样。这样做 的结的结果，既减少了钻孔采样的困

11、难，又不影响正常钻进。果，既减少了钻孔采样的困难，又不影响正常钻进。 该法自该法自19731973年起在美国得到了广泛的应用，抚顺分院在年起在美国得到了广泛的应用，抚顺分院在 1978 197819811981年期间在我国一些煤田进行了工业试验，完善年期间在我国一些煤田进行了工业试验，完善 了测定中所用了测定中所用的成套仪器和工具，已使之标准化。的成套仪器和工具，已使之标准化。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 测定步聚：(1)(1)采样采样。用普通煤芯管采取煤芯，当煤芯升到地表之后，选取煤样用普通煤芯管采取煤芯，当煤芯升到地表之后，选取煤样 约约300300400g

12、400g，立即放进密封罐中密封，在采样过程中，测定提升煤，立即放进密封罐中密封，在采样过程中，测定提升煤 芯和煤样在空气中的暴露时间。芯和煤样在空气中的暴露时间。 (2)(2)瓦斯解吸规律测定。瓦斯解吸规律测定。测定进行测定进行2h2h后，把后，把煤样煤样 送到试验室进行脱气和气体分析。送到试验室进行脱气和气体分析。1-水箱 2-量管 3-螺旋夹 4-吸气球 5-温度计 6-弹簧夹 7-胶管 8-穿 刺针头 9-密封罐195786 234解吸速度测定解吸速度测定仪仪 (3)(3)损失瓦斯量计算。损失瓦斯量计算。测定进行测定进行2h2h后，把后，把煤样送煤样送 到试验室进行脱气和气体分析。到试验

13、室进行脱气和气体分析。煤样解吸测定煤样解吸测定 前损失的瓦斯量取决于前损失的瓦斯量取决于煤芯在孔内和空气中的煤芯在孔内和空气中的 暴露时间和煤暴露时间和煤样瓦斯解吸规律样瓦斯解吸规律。0 0t t 煤样在解吸测定前的暴露时间，煤样在解吸测定前的暴露时间，minmin；t t1 1提钻时间，据经验煤样在钻孔的暴露时间取为，提钻时间，据经验煤样在钻孔的暴露时间取为，minmin； t t2 2解吸测定前煤样在地面的暴露时间，解吸测定前煤样在地面的暴露时间，minmin； t t煤样解吸测定的时间，煤样解吸测定的时间，minmin；kk比例常数，。比例常数，。 试验和理论分析结果表明，煤样在刚开始暴

14、露的一段时试验和理论分析结果表明，煤样在刚开始暴露的一段时间内，累计间内，累计解吸的瓦斯量与煤样解吸时间的平方根成正比例，即：解吸的瓦斯量与煤样解吸时间的平方根成正比例，即：式中式中V Vz z煤样自暴露时起到解吸测定进行时间为煤样自暴露时起到解吸测定进行时间为t t时的瓦斯总解吸体积，时的瓦斯总解吸体积，mlml；ttkVZ0解吸测定测出的瓦斯解吸量解吸测定测出的瓦斯解吸量V V仅仅 为煤样总解吸量为煤样总解吸量VzVz的一部分，仅是的一部分，仅是t t0 0 到到t t那部分解吸量，解吸测定前煤样那部分解吸量，解吸测定前煤样在在暴露时间暴露时间t t0 0时已损失的瓦斯量时已损失的瓦斯量由

15、此由此从现场应用该法的来看，损失瓦从现场应用该法的来看，损失瓦 量量占煤样总瓦斯量的量量占煤样总瓦斯量的10%10%50%50%。应应 尽量减少煤样的暴露时间，尽量选尽量减少煤样的暴露时间，尽量选取取 较大粒度的煤样，以减小瓦斯损失较大粒度的煤样，以减小瓦斯损失量量 在煤样总瓦斯量中所占的比重。在煤样总瓦斯量中所占的比重。V kt0 t V2(4)(4)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。经过解吸测定结束后的经过解吸测定结束后的煤煤 样，在密封状态下应尽快送到试验室进行加热（样，在密封状态下应尽快送到试验室进行加热（9595）真空脱气，真空脱气， 脱气完后将煤样粉碎，再

16、进行一次脱气，最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。后进行气体组分分析。 脱气、粉碎和气体分析方法与测脱气、粉碎和气体分析方法与测残存瓦斯含量时相同。残存瓦斯含量时相同。(5)(5)瓦斯含量计算。瓦斯含量计算。X0 V1 V2 V3 V4GX 0 -煤 样原 始 瓦 斯 含 量， m l/g；V1-煤 样 解析 测 定中 累计 解析 出 的 瓦斯 体积 ， m l；V2 -推算 出 的瓦斯 损失 量， m l；V3 -煤 样 粉 碎 前脱 出 量， m l；V4 -煤 样 粉 碎后脱 出 量， m l；G-煤 样 重量 ， g；2.2.2.2.3 3 井下煤层瓦斯含量测定

17、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)钻屑解吸法钻屑解吸法(A)(A)： 抚顺分院在抚顺分院在1980198019811981年期间，研究提出了钻屑解吸年期间，研究提出了钻屑解吸 法测定法测定煤层瓦斯含量的方法。方法的原理与地勘钻孔所用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。解吸法相同。与在地勘钻孔中应用相比，该法在井下煤层与在地勘钻孔中应用相比，该法在井下煤层 钻孔应用的明显优钻孔应用的明显优点：点： 一是煤样暴露时间短，一般为一是煤样暴露时间短，一般为3 35min5min，且易准确进行测定；，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

18、大致相同，无泥浆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。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式中 q- q-在解析时间为在解析时间为t t时煤样的解析瓦斯速度时煤样的解析瓦斯速度ml/g.min ml/g.min ； q q1 1-t=1min-t=1min时煤样瓦斯解析速度，时煤样瓦斯解析速度，ml/gml/g. .minmin；k-k-解析速度随时间的衰减系数；解析速度随时间的衰减系数；1q = q t-k在解析时间为t时累计的解析瓦斯量为：钻孔见煤止煤样测定解吸这段时间t0，损失的瓦斯量为：2q1Q =1 -k t1k式中式中

19、Q Q2 2-煤样瓦斯损失量，煤样瓦斯损失量，ml/gml/g； t t0 0 - -煤样解吸前的暴露时间，煤样解吸前的暴露时间，minmin当当k k11时，无解，只适用于时，无解，只适用于k k11的情况。的情况。 现场解吸瓦斯量、残现场解吸瓦斯量、残存量计算与地勘解吸计算方法相同。存量计算与地勘解吸计算方法相同。2.2.2.2.4 4 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(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，简称法，简称钻屑解吸法钻屑解吸法(B)(B)。和钻屑解吸法。和钻屑解吸法(A)

20、(A)相比，钻屑解相比，钻屑解 吸法吸法(B)(B)只是对只是对取样时的钻屑损失瓦斯量计算作了改进，改取样时的钻屑损失瓦斯量计算作了改进，改 进后的方法适应于进后的方法适应于所有煤层，无论突出煤还是非突出煤，所有煤层，无论突出煤还是非突出煤， 也无论煤样粒度。也无论煤样粒度。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 损失量计算公式：损失量计算公式：式中式中r r0 0钻屑开始解吸瓦斯时的解吸瓦斯速度；钻屑开始解吸瓦斯时的解吸瓦斯速度； kk常数；常数； t t1 1煤样从脱离煤体至开始解吸测定所用时间。煤样从脱离煤体至开始解吸测定所用时间。2.2.2.2.5 5 井下煤层瓦

21、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(C) (C) 无论是钻屑解吸法无论是钻屑解吸法A A或或B B，均要计算取样损失量、残存量，均要计算取样损失量、残存量这这 些测定在需要在专门的实验室完成，因此测定周期长。为些测定在需要在专门的实验室完成，因此测定周期长。为了实现井下煤层瓦斯含量快速测定，了实现井下煤层瓦斯含量快速测定， 抚顺分院在抚顺分院在 1993 1993 1995 1995年期间提出了一种新的钻屑解吸法年期间提出了一种新的钻屑解吸法钻屑解吸法钻屑解吸法(C)(C)， 研制了研制了WP-1WP-1型井下煤层瓦斯含量快速测定仪。型井下煤层瓦斯含量快速测定仪。PDF

22、 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 X a bV1计算公式：计算公式：式中式中XX煤层瓦斯含量，煤层瓦斯含量，ml/gml/g； abab反映反映X X与与V1V1间牲常数，不同煤层值不同；间牲常数，不同煤层值不同； V V1 1煤样从脱离煤体至开始解吸测定所用时间。煤样从脱离煤体至开始解吸测定所用时间。2.2.2.2.6 6 煤层可解吸瓦斯含量测定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斯量。煤的可解吸瓦斯含量等于煤的原始含量与0.1MPa0.1M

23、Pa瓦瓦 斯压斯压力下煤的残存瓦斯含量之差，它的实际意义大致代表力下煤的残存瓦斯含量之差，它的实际意义大致代表 煤在开采煤在开采过程中在井下可能泄出的瓦斯量。过程中在井下可能泄出的瓦斯量。测定步聚测定步聚(1)(1)采样。采样。用手持式压风钻机垂直于新鲜暴露用手持式压风钻机垂直于新鲜暴露 煤壁面打直径约煤壁面打直径约42mm42mm、深、深121215m15m的钻孔，的钻孔，每隔每隔2m2m取两个煤样，打钻时使用中空螺旋钻，取两个煤样，打钻时使用中空螺旋钻，1-2mm1-2mm粒度，记录取样时间粒度，记录取样时间t t1 1。(2)(2)瓦斯解吸量测定。瓦斯解吸量测定。 测定经过相同时间测定经

24、过相同时间t t1 1的的 瓦斯解吸量瓦斯解吸量q q1 1(3)(3)送样过程中瓦斯解吸量。送样过程中瓦斯解吸量。 将煤样从样品管中取出装入将煤样从样品管中取出装入 容积为容积为0.5L0.5L或或1L1L的塑料瓶，同时的塑料瓶，同时测定并记下测定地点空气测定并记下测定地点空气 中的瓦斯浓度中的瓦斯浓度C0C0；样品送到试验室后开瓶前再一次；样品送到试验室后开瓶前再一次测定瓶中瓦斯浓度测定瓶中瓦斯浓度C C。(4)(4)煤样粉碎过程和粉碎后解吸的瓦斯量。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打开煤样瓶称煤样重量，并迅速放入密封粉碎罐中磨202030

25、min30min，同时收，同时收集粉碎过程中泄集粉碎过程中泄 出的瓦斯，直至无气泡泄出为止，记录泄出瓦斯体积出的瓦斯，直至无气泡泄出为止，记录泄出瓦斯体积Q Q3 3 。(5)(5)可解吸瓦斯量计算。可解吸瓦斯量计算。 从煤体钻取煤样到煤样装入塑料瓶这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段时间煤样所泄出的瓦斯量Q1Q1。它包括。它包括煤样暴露时间为煤样暴露时间为t t1 1时的损失瓦斯量和时间时的损失瓦斯量和时间 从从t t1 1到到2t 2t1 1实测的解吸量实测的解吸量q q。 煤样在塑料瓶中在运送期间泄出的瓦煤样在塑料瓶中在运送期间泄出的瓦斯量斯量Q Q2 2 煤样粉

26、碎过程中和粉碎后释放的瓦斯煤样粉碎过程中和粉碎后释放的瓦斯量量Q Q3 3直接测定得出直接测定得出2.3 2.3 煤层瓦斯含量间接测定方法煤层瓦斯含量间接测定方法2.3.2.3.1 1 根据瓦斯压力和煤吸附等温曲线确定瓦斯根据瓦斯压力和煤吸附等温曲线确定瓦斯含量含量式中式中XX纯煤（煤中可燃质）的瓦斯含量，纯煤（煤中可燃质）的瓦斯含量，m m3 3/t /t； pp煤层瓦斯压力，煤层瓦斯压力，MPaMPa； aa吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量，吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量，m m3 3/t /t；bb吸附常数，吸附常数，MPaMPa-1 -1； t ts s试验室作吸附试验的温度，试

27、验室作吸附试验的温度，； tt井下煤体温度，井下煤体温度，； MMadad煤中水分含量，煤中水分含量，%； nn系数，按下式确定：系数，按下式确定：K-K-煤的孔隙容积，煤的孔隙容积，m m3 3/t /t； k-k-甲烷压缩系数。甲烷压缩系数。( (可燃质可燃质) )甲烷压缩系数甲烷压缩系数k k压压力力(Mpa)(Mpa)温温度度()()0 0101020203030404050500.10.11.001.001.041.041.081.081.121.121.161.161.201.201.01.00.970.971.021.021.061.061.101.101.141.141.181

28、.182.02.00.950.951.001.001.041.041.081.081.121.121.161.163.03.00.920.920.970.971.021.021.061.061.101.101.141.144.04.00.900.900.950.951.001.001.041.041.081.081.121.125.05.00.870.870.930.930.980.981.021.021.061.061.111.116.06.00.850.850.900.900.950.951.001.001.051.051.101.107.07.00.830.830.880.880.930

29、.930.980.981.041.041.091.09原煤瓦斯含量原煤瓦斯含量0X X 100 Aad M 100式中式中X X0 0原煤瓦斯含量，原煤瓦斯含量，m m3 3/t /t； A Aadad煤中灰份含量，煤中灰份含量，%； MMadad煤中水分含量，煤中水分含量，%。ad2.3.2.3.2 2 含量系数法含量系数法中国矿业大学周世宁提出中国矿业大学周世宁提出：式中式中XX煤层瓦斯含量，煤层瓦斯含量，m m3 3/t /t； pp煤层瓦斯压力，煤层瓦斯压力，MPaMPa；煤的瓦斯含量系数，煤的瓦斯含量系数， 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

30、.10.2mm，重量为6075g，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2.0MPa以上时，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值。2.3.3 2.3.3 煤残存瓦斯量推算煤层瓦斯含量煤残存瓦斯量推算煤层瓦斯含量波兰提出：波兰提出： 在正常作业的掘进工作

31、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 0.20.3m深，再采煤样。(1)(1)当实测煤的残存量小于当实测煤的残存量小于3m3m3 3/t /t。(2)(2)当实测煤的残存量大于当实测煤的残存量大于3m3m3 3/t /t。X 0 1.33XcX 0 2.05Xc 2.17X X0 0纯煤原始瓦斯含量，纯煤原始瓦斯含量，m m3 3/t /t； X Xc c实测煤的残存瓦斯含量，实测煤的残存瓦斯含量，m m3 3/t /t。三、煤层瓦斯压力测定瓦斯压力瓦斯压力：煤

32、层中瓦斯所具有的气体压力(游离瓦斯)，p，单 位MPa或kgf/cm2。测定方法测定方法1. 1.直接测定法直接测定法被动测压法被动测压法主动测压法主动测压法上行孔上行孔 下行孔下行孔 平行孔平行孔几几几几种种种种封孔示意图封孔示意图封孔封孔示意图示意图几种封孔方法几种封孔方法2. 2.间接测定法间接测定法( (朗格缪尔方程朗格缪尔方程) )PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 l 间接测定法煤层瓦斯压力误差大，但井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。下操作简单，测定时间短。l 直接测压煤层瓦斯压力误差小，井下封直接测压煤层瓦斯压力误差小，井下封孔

33、困难，孔困难， 测定周期长。测定周期长。四、瓦斯放散初速度测定测定步聚测定步聚 (1)(1)采样采样：新鲜煤壁新鲜煤壁250g250g，无烟，无烟 煤煤2-3mm2-3mm，其它煤种，其它煤种0.25- 0.5mm0.25- 0.5mm，3.5g3.5g各二个，装入。各二个，装入。 (2)(2)煤样脱气：煤样脱气：真空抽真空抽1.5h1.5h。 (3)(3)煤样充气：煤样充气：1 1标准大气压下，充标准大气压下，充CHCH4 4 1.5h1.5h。 (4)(4)测定瓦斯放散初速度：测定瓦斯放散初速度： p p测定装置测定装置 1 1玻璃杯；玻璃杯；2 2水银压力计；水银压力计；3 3标尺；标尺

34、；4 4、5 5管口；管口；6 6玻璃玻璃 球形腔；球形腔；7 7玻璃管；玻璃管；8 8玻璃塞玻璃塞9 9套管；套管；1010开关开关(5)(5) 开动真空泵对仪器管道死空间进行脱气，使开动真空泵对仪器管道死空间进行脱气，使U U型管泵真型管泵真空计空计 两端泵面相平。两端泵面相平。(6)(6) 停止真空泵，关闭仪器死空间通往真空泵的阀门，打开停止真空泵，关闭仪器死空间通往真空泵的阀门，打开试样试样 瓶的阀门，使煤样与仪器被抽空的死空间相连并同瓶的阀门，使煤样与仪器被抽空的死空间相连并同时启动秒时启动秒 表计时，表计时，10s10s时关闭阀门，读出汞柱计两端汞时关闭阀门，读出汞柱计两端汞柱差柱

35、差P P1 1(mm)(mm)， 45s 45s时再打开阀门，时再打开阀门，60s60s时关闭阀门，再一时关闭阀门，再一次读出汞柱计两端次读出汞柱计两端 汞柱差汞柱差P P2 2(mm)(mm)。(7)(7) 瓦斯放散初速度瓦斯放散初速度P=PP=P2 2-P-P1 1，同一煤样的两个试样测出的，同一煤样的两个试样测出的P P值之差不应大于值之差不应大于1 1，否则需要重新测定。，否则需要重新测定。五、煤的坚固性系数f值测定(1) (1) 在煤层厚度的上、下部各采集直径为在煤层厚度的上、下部各采集直径为100mm100mm煤两块，重量约煤两块，重量约1.51.52.0kg2.0kg，用塑料袋密

36、封，作好标记送实验室。，用塑料袋密封，作好标记送实验室。(2) (2) 将井下煤样用手工破碎成将井下煤样用手工破碎成202030mm30mm粒度的煤样，分成粒度的煤样，分成50g50g一一份，每份，每5 5份为一组份为一组(250g)(250g)，共需，共需3 3组组(750g)(750g)。(3) (3) 将每份煤样放入捣碎筒内后，把将每份煤样放入捣碎筒内后，把2.4kg2.4kg的重锤提高到的重锤提高到600mm600mm高高度度 并使之自由落体，每份煤样落锤冲击并使之自由落体，每份煤样落锤冲击3 3次。次。(4) (4) 每组煤样捣碎后，经过筛分，把粒度为每组煤样捣碎后，经过筛分，把粒度

37、为0.5mm0.5mm以下的粉煤倒入以下的粉煤倒入计计 量筒内，轻轻敲打使之密实，插入具有刻度的活塞尺，量出量筒内，轻轻敲打使之密实，插入具有刻度的活塞尺，量出粉煤粉煤 高度高度( (即粉末在计量桶内的实际高度，读至毫米即粉末在计量桶内的实际高度，读至毫米) )。7660090662023160175f f 值测筒及落锤值测筒及落锤 当当l 30mm时，冲击次数时，冲击次数n n，即为，即为3 3次，按次，按以上步骤继续进行其它各组测定以上步骤继续进行其它各组测定; ;当当 l 30mm 时，第一组试样做废，每份试时，第一组试样做废，每份试样冲击次数样冲击次数n n改为改为5 5次，按以上步骤

38、进行冲次，按以上步骤进行冲击、筛分击、筛分 和测量，仍以和测量，仍以5 5份作为一组，测定份作为一组，测定煤粉高度。煤粉高度。（5 5）按下式计算每组煤的坚固性系数）按下式计算每组煤的坚固性系数f f值值: :f=20n / l式中式中ff为煤的坚固性系数；为煤的坚固性系数； nn每份试每份试样的冲击次数，次；样的冲击次数，次； ll每组试样筛下每组试样筛下粉煤计量高度，粉煤计量高度，m m；（6 6）3 3组煤所测组煤所测f f值的算术平均值即为测值的算术平均值即为测定地点煤样的坚固性系数。定地点煤样的坚固性系数。六、煤层透气性系数测定 煤是一种多孔介质，在一定的压力梯度下，气体煤是一种多孔

39、介质，在一定的压力梯度下，气体和液体可和液体可 以在煤体中流动。煤层透气性是煤层对瓦以在煤体中流动。煤层透气性是煤层对瓦斯流动的阻力，通斯流动的阻力，通 常用透气性系数来表示。透气性常用透气性系数来表示。透气性系数越大，瓦斯在煤层中流系数越大，瓦斯在煤层中流 动越容易。煤层透气性动越容易。煤层透气性系数系数 在我国普遍用的单位是在我国普遍用的单位是 m m2 2/Mpa/Mpa2 2.d .d，其物理意义，其物理意义是在是在1 1米长的煤体上，当压力平方差米长的煤体上，当压力平方差 为为1 Mpa1 Mpa2 2时，通时，通过过1m1m2 2煤层断面，每日流过的瓦斯立方米数。煤层断面，每日流过

40、的瓦斯立方米数。 1m1m2 2/Mpa/Mpa2 2.d .d相当于相当于0.025mD(0.025mD(毫达西毫达西) )。K K计算公式计算公式( (径向稳定流径向稳定流) )式中式中K-K-煤样的透气性系数，煤样的透气性系数，D(D(达西达西) )；-在试验温度条件下，瓦斯的绝对粘度，在试验温度条件下，瓦斯的绝对粘度，1010-3 -3PaSPaS；P P1 1、P P2 2-煤样瓦斯入口和出口端的瓦斯压力，煤样瓦斯入口和出口端的瓦斯压力，MpaMpa； Pa-Pa-大气压力，大气压力，0.1Mp0.1Mp；Q-Q-瓦斯流量，瓦斯流量，cmcm3 3/s/s；L-L-煤样长度，煤样长度，cmcm；F-F-煤样断面积，煤样断面积，cmcm2 2；PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 测定方法测定方法(1)(1)打钻测定煤层瓦斯压力。打钻测定煤层瓦斯压力。 (2)(2)卸压测定钻孔瓦斯流量。卸压测定钻孔瓦斯流量。 (3)(3)测定煤层瓦斯含量系数。测定煤层瓦斯含量系数。 (4)(4)煤层透气性系数计算方法煤层透气性系数计算方法( (径向非稳定流径向非稳定流) ) 中国矿业大学在实验室用相似模拟试