板石煤矿二采区19b煤层基础参数201210

1、密 级项目编号煤炭科学研究总院沈阳研究院煤矿安全技术国家重点实验室珲春矿业(集团)有限责任公司板石煤业有限公司19b煤层瓦斯基础参数测定报告煤炭科学研究总院沈阳研究院 二一二年十月板石煤业有限公司二采区19b煤层瓦斯基础参数测定报告名称：板石煤业有限公司二采区19b煤层瓦斯基础参数测定报告审核 王魁军 院总工程师 研究员 姜文忠 分院副院长 研究员 梁运涛 院项目部主任 研究员课题组负责人 李铁良 安全工程所所长 高级工程师报告撰写人 程元祥 工程师课题组工作人员 煤炭科学研究总院沈阳研究院李铁良 程元祥 刘春刚 单大阔 李 杰 珲春矿业（集团）有限责任公司 黄敬恩 朴承浩 刘春江 冯守军 任

2、立君 田 野 前 言受珲春矿业（集团）有限责任公司的委托，煤炭科学研究总院沈阳研究院承担板石煤业有限公司19b煤层瓦斯基础参数测定工作，并签订技术咨询合同。沈阳研究院研究人员于2012年9月开始进驻现场，在珲春矿业（集团）有限责任公司及板石煤业公司有关领导的协助下，完成现场瓦斯基础参数测定工作。本项目历时1个多月，经过双方共同努力和密切协作，完成技术咨询合同规定的全部内容，现提交板石煤业有限责任公司19b煤层瓦斯基础参数测定报告。在项目研究工作中，珲春矿业（集团）有限责任公司及板石煤业有限公司等有关部门领导对我们的工作给予了巨大支持，在此向各位领导表示衷心的感谢！目 录1 井田概况- 1 -1

3、.1 交通位置- 1 -1.2 地形地貌- 1 -1.3 气象及地震- 2 -1.4 地质构造- 2 -1.5 煤层- 2 -1.6 煤炭地质储量、矿井生产能力及服务年限- 2 -1.7 矿井开拓及采煤方式- 6 -1.8 矿井通风方式及瓦斯情况- 8 -2 煤层瓦斯基础参数测定- 9 -2.1 煤的瓦斯吸附常数测定与煤的工业分析- 9 -2.2 煤层瓦斯压力- 11 -2.3 煤层瓦斯含量- 14 -3 主要结论- 21 -SHENYANG BRANCH OF CHINA COAL RESEARCH INSTITUTE1 井田概况1.1 交通位置板石一井井田位于吉林省东部延边朝鲜族自治州珲春

4、市境内，行政区隶属珲春市板石镇。其地理座标为东经：130 15 56 至130 20 42，北纬42 45 55至42 49 33。井田北距珲春市约12Km，距图门市约65 Km，井田东部有珲春至敬信中俄边境国防公路，井田东北部边界有珲春到中俄边境长岭子口岸公路。井田中部有板石至河口的砼公路。珲春至图门的铁路于1996年6月份正式通车。矿区铁路专用线与国铁图珲线的七户洞车站接轨，矿区专用线全长14.45Km，己建成通车，交通条件十分便利。交通位置见图1-1。本井田的交通十分便利，也为该井田开工建设创造了十分便利的运输条件，从大型设备到施工的设备、设施、原材料等进入现场，运输条件均已具备。图1-

5、1 板石煤矿位置示意图1.2 地形地貌本井田位于珲春盆地西南部边缘地带，井田南部边界为石炭二迭系及海西期花岗岩组成的低山，西与西北被图门江和珲春河围绕，区内大面积为冲积平原，地面标高为+30m+50m。本区制高点为南部小盘岭，海拔标高为+51.4m，最低点为西崴子一带，海拔标高为+20m。井田内地表水系发育，河流、人工渠纵横交错。井泉到处可见。珲春河在井田西部边界通过，珲春河为一老年期河流，下游河道宽阔。切割不深，河道部分地带淤塞，曲率系数1.5，洪水期河流易于改道。平时流量8020m3/s，洪水期猛涨图门江水倒灌。据历史记载，50年内最大一次洪水淹没标高约35.2m。1.3 气象及地震历年最

6、低气温-31，最高气温34，历年平均气温5-6；历年最大降雨量842.6mm，最小为416.2mm；年最高蒸发量1535.4mm，最低为1100.1mm，冻结期为11月至翌年5月，冻结深度1.5m；主要风向为西风及北西风，一般5-6级。本区地震活动强度较小，频率低的弱震区。1.4 地质构造该井田位于珲春断陷地的西南端，地层走向大体是北东向展布，倾向北西，为一单斜构造。地层倾角10-15，深部趋于平缓，本井地质构造属中等复杂型。井田内断裂较发育，查明有26条断层，按走向可分为北北东和北东东两组，落差大于50m的有13条，30-50m的6条，小于30m的7条，均为高角度正断层。主要断层特征见表1-

7、1。1.5 煤层本井田煤层赋存状态，为缓倾斜近距离薄及中厚煤层群，倾角为5-15，平均为8左右。煤系地层含煤4-110层，但主要计量煤层均集中于下含煤段（Eh），可采煤层11层，煤层总厚度14.34m，平均厚度6.97m，单层厚度0.8-3.98m，平均厚度1.34m，工业储量含煤系数为6.06%。从可采煤层发育情况分析，由南向北变薄，上部煤层比下煤层相对稳定，各煤层可采范围，由下至上逐渐增大，结构亦相对简单，灰份是上部煤层比下部煤层低。19-23号煤层对比可靠性较高，尤其19、19b、20、20a、21号煤层对比更为可靠，煤层间距一般在7-25m。可采煤层特征见表1-2，煤质特征见表1-3。

8、煤层顶底板为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩及砂岩，厚度0.5-3.0m。1.6 煤炭地质储量、矿井生产能力及服务年限计算储量的煤层最小可采厚度和最高灰份是依据板石区勘探（精查）报告中所确定的数据为准。平衡表最低可采厚度为0.8m，最高灰分为40%。板石区工业储量111b+122b(A+B+C)为105056.95kt， 其中:111b级储量为35733.6kt，占工业储量的34%。可采储量52712.99kt。矿井资源/储量汇总表，见表1-4。表1-1 主要断层特征表断层名称性质走 向倾 向倾 角（度）落 差（m）延伸长度（km）备 注F1正NE40NW63-7253-1565.2可靠F2正NE65

9、NW67-72150-1705.0可靠F3正NE70NW67-7340-1103.7可靠F4正NE57NW68-7240-802.2可靠F5正NE45NW6960-781.15可靠F6正NE77NW7046-803.3可靠F7正NE80NW70540.8可靠F8正NE89SW7018-582.4可靠F9正NE43SE6833-544.1可靠F10正NE55NW70400.85可靠F11正NE84SE70702.8可靠F12正NE65SE7040-115 5.0可靠F13正NE65SE7028-1204.0可靠F14正NE40SE7018-201.8可靠F15正NE60SE70121.5地层断缺

10、F16正NE45SE70202.8可靠F17正NE34SE6840孔内断缺F18正300.97可靠F19正NE45NW70301.5可靠F20正NE40SE70201.7较可靠F21正NE55SE7020-841.0可靠F22正NE70SE7012-28走向不清F23正71321.0无控制点F24正NE70SE68301.27较可靠F25正NWS68450.8无控制点F26正NE80NW70340.65可靠 - 6 -SHENYANG BRANCH OF CHINA COAL RESEARCH INSTITUTE板石煤业有限公司二采区19b煤层瓦斯基础参数测定表1-2 可采煤层特征表煤组煤层煤

11、层厚度（m）煤层间距（m）煤层结构顶底板岩性稳定性倾角（）视密度（t/m3）最小最大平均最小最大平均夹石层数夹石厚度（m）顶板底板19190.81.871.372.4207.5030.03泥岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩较稳定4151.3119a0.81.751.09020.35泥岩、泥质粉砂岩泥岩、泥质粉砂岩较稳定4141.31413.6920200.83.721.51040.78泥岩、泥质粉砂岩泥岩、泥质粉砂岩较稳定5151.32.214.26.8620a0.81.551.02020.5泥岩、泥质粉砂岩泥岩、泥质粉砂岩较稳定5151.31102017210.81.871.15020.33泥岩、泥质

12、粉砂岩泥岩、泥质粉砂岩较稳定4151.339261622220.82.31.34030.27泥岩、凝灰质砂岩泥岩、凝灰质砂岩较稳定4151.361.216822a0.82.641.25020.25泥岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩不稳定5161.364.5261523230.82.71.51040.4泥岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩较稳定5161.356241423a0.83.981.45040.46泥岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩较稳定5231.3482516260.82.851.62040.61泥岩、粗砂岩泥岩、含砾粗砂岩不稳定4151.36113021280.81.751.17030.43泥岩、粗砂岩泥岩、含砾粗

13、砂岩不稳定5171.38表1-3 煤质特征表序号煤层煤的牌号水分（Mad）灰分（Ad）挥发分（Vdaf）全硫分（st.d）磷分（Pd）发热量（Qb.daf）MJ/kg粘结指数（GR，I）胶质残指数Y（mm）灰熔点ST（）119CY6.4718.7847.250.660.072824.7301397219bCY5.8918.3147.350.620.033924.64001420320CY5.5717.0847.260.650.018425.40051368420aCY6.4818.1946.910.750.037625.730521CY5.5921.6645.170.580.003824.62

14、622CY5.3426.1846.060.370.020822.6901435722aCY6.3125.6446.440.40.03522.58001400823CY5.3224.6845.720.350.032523.0201417923aCY5.3622.7446.570.380.018623.78014201026CY4.6725.3446.410.340.025523.031128CY4.6129.0246.910.310.014621.621420平均5.6022.5346.550.490.028523.86011410 板石煤业有限公司二采区19b煤层瓦斯基础参数测定表1-4 矿井

15、资源/储量汇总表 单位：kt序号煤层地质资源量合计111b122b小计3331195003.746705.5611709.3011709.30219b3515.844222.917738.75415.918154.6632014296.2810166.4824462.761238.0725700.83420a574.165086.095660.251759.197419.445211077.102888.263965.361331.605296.966223214.636189.719404.349404.34722a419.235158.735577.965577.968233408.081

16、3164.5116572.5916572.59923a2738.155548.108286.258286.2510261486.408069.999556.399556.3911282122.952122.952122.9512合计35733.6169323.29105056.904744.77109801.67本井田工业储量105056，95KT，可采储量52712，99KT。该矿井设计生产能力为0.9Mt/a。服务年限为40.3a。1.7 矿井开拓及采煤方式1.7.1 矿井开拓方式及采煤方式该矿井为三条斜井开拓，-480M单一固定水平上下山开采的开拓方式。根据煤层赋存条件和矿务局生产实际情

17、况，确定采煤方法为走向长壁全部陷落法。初期首采区选用两套综合采煤机设备，采煤工作面支护使用掩护式自移支架，自然冒落管理顶板。初期开采19号煤层，煤层倾角11，19号煤层薄，但是煤层赋存稳定。首采区采用走向长壁全部陷落法，中后期根据深部煤层逐渐变缓，倾角约5-8时，应积极推广倾斜长壁陷落采煤法。1.7.2 采区划分及开采顺序井田可采范围约18km，走向长6km，倾斜宽3km，开采上限-200m，开采下限-700m。井田地表低洼，有部分煤层位于河床下，约占工业储量的30%。考虑地表防排洪，同时考虑首采区选在地质（构造简单、煤层厚度稳定、顶底板条件好）和水文地质条件好、煤层储量丰富、勘探程度高、地面

18、无建筑物、基建工程量少和贯通连锁工程短，便于迅速达产和增产的块段。井田开采顺序由井田南部珲春河下游向井田北部珲春河上游逐渐发展，根据煤层赋存情况及地质构造特征划分首采、北一、北二、北三、南一五个采区。首采区位于13勘探线与南部煤层自然可采边界之间，东以F6号断层为界，西北以南翼采区-600m运输巷为界。首采区范围内无较大断层，煤层赋存稳定，勘探程度高，储量丰富，可采储量为14033.55kt，可采年限为11.2年。采区走向平均约2.4km，倾斜平均约1.6km。北一采区北以F11号断层为界，西以F16号断层为界，东以水渠、村庄及F14号断层为界，南以新农村煤柱为界。走向长平均约1.5km，倾斜

19、宽平均约1.6km。采区内构造简单，仅有一条F15号断层，煤层赋存稳定，勘探程度高，储量丰富，可采储量为15429.39kt可采年限12.2年。北二采区位于F11号断层以北至珲春河河北防洪堤煤柱，约50%为河下开采，区内被F12和F20两条较大断层分割为三大块，该采区地质条件相对复杂。储量为6160.56kt，可采年限为4.9年也是35年以后投产的最后一个采区。北三采区北以F11号断层为界，西以F12号断层为界，东以F16号断层为界，南以7勘探线为界，本采区范围内较小断层有6条，地质构造较复杂。可采储量为10268.96kt，可采年限9.8年，采区走向2.1km，倾斜0.9km。预计25年以后

20、投产的采区。南一采区北以7勘探线为界，西以珲春河北防洪堤煤柱为界，南至井田境界，东以404-704钻孔连线为界。采区内地质构造简单，煤层赋存稳定，可采储量为4698.99kt，可采年限3.7年，走向1.1km，倾斜1.0km。为10年以后投产的采区。采区尺寸的确定，主要根据较大地质构造自然分割形成的块段进行划分，同时考虑适合综采和普采的要求，为此确定采区合理的走向长度约1500m左右，倾斜长度约1200m左右。1.8 矿井通风方式及瓦斯情况区内各可采煤层平均甲烷含量2.59(毫升/克可燃质)，21号煤层含量最小为1.69(毫升/克可燃质)，22号煤层含量最大为4.11(毫升/克可燃质)。邻近生

21、产矿井城西及板石小井群为低瓦斯矿井，并对珲春所有生产矿井进行调查了解，均属于低瓦斯矿井。根据精查地质报告提供煤层瓦斯含量资料，属低瓦斯矿井。煤尘有爆炸危险性。19b、20号煤层不易自燃，其它煤层属于易自燃。该井初期通风方式为中央并列式，副斜井入风，(胶带机斜井少量入风，但必需按规程要求的风速配风)、回风斜井排风，中后期采用对角式通风，在井田边界单设风井，兼安全出口。新鲜风流由地面经副斜井入井，经车场运输石门再经运输顺槽进入回采工作面，乏风沿回风顺槽至材料车场经回风斜井排出矿井。- 9 -SHENYANG BRANCH OF CHINA COAL RESEARCH INSTITUTE 板石煤业有

22、限公司二采区19b煤层瓦斯基础参数测定2 煤层瓦斯基础参数测定本次在板石煤矿二采区19b测定煤层瓦斯基础参数主要包括：煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤的瓦斯吸附常数a和b值与工业分析等。这些参数分别在现场实测或在沈阳研究院科研中心安全基础研究实验室测定。2.1 煤的瓦斯吸附常数测定与煤的工业分析煤中的瓦斯是以游离和吸附两种状态存在的，煤的瓦斯吸附常数是衡量煤吸附瓦斯能力大小的标志，是计算煤层瓦斯含量的重要指标之一。煤样的工业分析值也是计算煤层瓦斯含量的重要参数。目前，煤的瓦斯吸附常数与工业分析只能在实验室利用特殊的实验设备进行测定。2.1.1 煤的瓦斯吸附常数与工业分析测定方法煤的瓦斯吸附常数依

23、据原煤炭工业部标准煤的甲烷吸附量测定方法（高压容量法）（MT/T 752-1997（2005）进行测定，煤的工业分析依据中华人民共和国国家标准煤的工业分析方法（GB/T 212-2008）进行测定。现将煤的瓦斯吸附常数与工业分析测定方法简述如下： 在板石煤矿二采区119b03下顺和119b06上顺采集19b煤层的新鲜煤样，送实验室粉碎，取0.20.25mm粒度的试样装入密封罐中； 在恒温60高真空（10-210-3mmHg）条件下脱气23天； 在30恒温和06.0MPa之间的压力条件下，进行不同瓦斯压力下的吸附平衡，并测定各平衡压力下的吸附瓦斯量； 根据不同平衡压力下的吸附瓦斯量（一般不少于7

24、个点），按郎格缪尔方程回归计算出煤的瓦斯吸附常数a和b值； 称取粒度为0.2mm以下的分析煤样10.1g于105110的干燥箱内干燥到恒重，其所失去的重量占煤样原重量的百分数作为水份； 称取粒度为0.2mm以下的分析煤样10.1g，放入箱形电炉内灰化，然后在81510的温度条件下灼烧到恒重，并冷却至室温后称重，以残留物重量占煤样原重量的百分数作为灰份； 称取粒度为0.2mm以下的分析煤样10.1g，放入带盖的瓷坩锅中，在90010的温度条件下，隔绝空气加热7分钟，以所失去的重量占煤样原重量的百分数减去该煤样的水份作为挥发份。2.1.2 煤样吸附瓦斯试验与工业分析结果煤样吸附瓦斯实验与工业分析测

25、定结果见表2-1与图2-1、2。表2-1 煤样吸附瓦斯试验与工业分析结果序号采样地点吸附常数灰份Aad(%)水份Mad( %)挥发份r(%)真密度(t/m3)视密度(t/m3)孔隙体积(m3/ m3)a(ml/gr)b(MPa-1)1119b03下顺19.3090.52815.174.9548.941.431.320.0582119b06上顺20.8220.4679.145.3347.971.371.310.033平 均20.06550.497512.1555.1448.4551.41.3150.0455图2-1 19b煤层1号煤样吸附等温线图图2-2 19b煤层2号煤样吸附等温线图2.2 煤

26、层瓦斯压力煤层瓦斯压力是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力。它是煤层瓦斯流动和涌出的基本参数，亦是煤层瓦斯流动的动力。它不仅决定着煤层瓦斯含量与涌出量的大小，而且对于合理地进行通风设计起着重要的作用。因此，准确测定煤层瓦斯压力是十分必要的。本次在板石煤矿二采区进行19b煤层瓦斯压力测定是按照安全生产行业标准AQ1047-2007煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法的规定进行，采用注浆封孔测压法，封孔材料采用水泥浆。2.2.1 测压地点选择根据煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法（AQ/T1047-2007），测定地点的选择原则如下：测定地点应优先选择在石门或岩巷中，选择岩性

27、致密的地点，且无裂隙等地质构造处布置测点，其瓦斯赋存状况要具有代表性；测压钻孔应避开含水层、溶洞，并保证测压钻孔与其距离不小于50m；对于测定煤层原始瓦斯压力的测压钻孔应避开采动、瓦斯抽采及其他工艺、工程施工造成的卸压影响范围，并保证测压钻孔与其距离不小于50m；对于需要测定煤层残存瓦斯压力的测压钻孔则根据测压目的的需要进行测压地点的选择；选择测压地点应保证测压钻孔有足够的封孔深度（穿层测压钻孔的见煤点或顺层测压钻孔的测压气室应位于巷道卸压圈之外），采用注浆封孔的上向测压钻孔倾角应不小于5；瓦斯压力测定地点选择在进风系统，行人少且便于安设保护栅栏的地方。根据上述原则，结合矿井实际开采、生产情况

28、和井现有巷道布置及揭露煤层情况，综合分析了岩层裂隙发育、煤层揭露时间、巷道断面大小及煤矿现有打钻和封孔设备情况确定。具体地点：见图2-3和表2-2。表2-2 煤层瓦斯测压点位置钻孔编号钻孔点位置观测煤层1东翼皮带巷165m19b层煤2东翼皮带巷180m图2-3 19b煤层瓦斯压力观测点位置图2.2.2 测定方法图2-4 瓦斯压力测定方法示意图瓦斯压力测定方法如上图2-4所示。首先，由临近巷道向观测煤层内打钻孔，钻孔打至设计位置后，应立即清洗钻孔，保证钻孔畅通，然后插入测压管至预定的封孔深度，再将钻孔严密封闭，测压管上接压力表以测出瓦斯压力。测压管选用四分钢管，封孔材料为水泥浆。封孔方法是在钻孔

29、打完后将测压管及注料管送入孔内，用木塞封堵孔口，用注料泵向孔内注入水泥浆，待从测压管内返浆后停注，并冲洗测压管。封完孔后安装压力表，并定期观测压力值，待压力升至最高值稳定后，即为煤层瓦斯压力（表压力）。钻孔施工参数见表2-3。表2-3 测定煤层瓦斯压力钻孔参数表钻孔编号终孔点标高/m钻孔仰角/钻孔长度/m穿煤长度/m封孔长度/m119b煤-53345861.5702-490601201.9862.2.3 瓦斯压力测定结果按照上述方法对该矿二采区19b煤层瓦斯压力进行测定，其观测时间一般观察2030天以上，如果压力变化在3天内小于0.015MPa，测压工作即可结束；否则，应延长测压时间。测得的最

30、大压力即为煤层瓦斯压力，瓦斯压力变化曲线及测定结果如表2-4及图2-52-6所示。日期表2-4 19b煤层钻孔实测瓦斯压力（MPa）孔号9.159.169.179.189.199.209.219.229.239.249.259.269.279.2810.000.160.240.380.500.600.630.650.650.650.650.650.650.6520.000.150.260.350.480.560.580.600.60孔号日期9.299.3010.0110.0210.0310.0410.0510.0610.0710.0810.0910.1010.1110.1210.650.650

31、.650.650.650.650.650.650.650.650.650.650.650.6520.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.60图2-5 19b煤层1号观测孔压力上升曲线图2-6 19b煤层2号观测孔压力上升曲线2.3 煤层瓦斯含量煤层瓦斯是古代植物遗体变质成煤过程中的伴生气体。成煤过程中产生的瓦斯是巨量的。据俄国学者光兹洛夫的研究：古代植物每变质生成一吨褐煤可产生68m3甲烷，长焰煤168m3，气煤212m3，肥煤229m3，焦煤270m3，直到无烟煤产生419m3。然而在漫长的地质变迁中地层抬升与风化剥蚀，成煤

32、过程中产生的瓦斯绝大部分已通过渗透、扩散与溶解而逸散到围岩或大气中，现今仍存留在煤层中的瓦斯仅为原始生气量的很小一部分。存留在煤层中的瓦斯含量大小，取决于煤层瓦斯的生、储、盖条件。“生”指的是煤层变质过程中的瓦斯生成能力。煤层作为瓦斯的生气源，其瓦斯的生成量与煤的变质程度密切相关；变质程度越高，生成瓦斯的量越大。就孙家沟井田而言，煤系地层中所含煤层气煤为主；按俄国学者光兹洛夫的研究结果，每吨气煤的形成过程中能产生约212m3的甲烷，不言而喻，井田内具有良好的原始瓦斯生成能力。“储”指的是煤层储存瓦斯的能力。煤层不但是瓦斯的生气层，而且又是瓦斯的储集层。煤层作为一种复杂的多孔介质，拥有发达的孔隙

33、体系和巨大的孔隙比表面积，是储集瓦斯的理想场所。煤层中储集的瓦斯90以上是以吸附态储存在煤孔隙表面上；煤储存瓦斯的能力用煤对瓦斯吸附常数表示，它取决于煤中孔隙比表面积、孔隙容积、孔隙率以及孔径分布。“盖”指的是煤系地层及上覆古地层圈闭与阻止瓦斯逸散的盖层条件，它与地层的厚度、岩性及地质构造以育的程度有关。煤层瓦斯含量是指单位质量或体积的煤中所含有的瓦斯量，以m3/m3或m3/t表示。它是矿井瓦斯涌出量预测和矿井抽放瓦斯系统设计的重要依据参数之一。当前生产矿井煤层原始瓦斯含量普遍采用直接法或间接法测定。直接法就是利用煤层钻孔采集原始煤体煤芯，用解吸法直接测定煤层原始瓦斯解吸量。该方法测定煤层瓦斯

34、含量的原理是：根据煤样瓦斯解吸量、解吸规律推算煤样从采集开始至装罐解吸测定前的损失瓦斯量，再利用解吸测定后煤样中残存瓦斯量计算煤层瓦斯含量。间接法是在井下实测煤层瓦斯压力的基础上，取煤样在实验室测定煤的孔隙率、吸附性和煤的工业分析结果计算煤层瓦斯含量。2.3.1 直接法在原始煤体中，一旦游离瓦斯和吸附瓦斯的动平衡状态遭到破坏，部分瓦斯的赋存状态会在一定时间内发生单方向的转化，直至建立新的动平衡状态。当煤样处于原始煤体中时，煤样中的瓦斯压力等于原始煤体的瓦斯压力，煤样中的游离瓦斯和吸附瓦斯处于动平衡状态；当由于采掘作业使煤样被剥离煤体后，煤样暴露于大气之中，其周围环境的压力变成测定地点的大气压力

35、，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，原来吸附于煤中的瓦斯开始解吸，直至煤样中的瓦斯压力等于测定地点的大气压力而达到新的动态平衡。直接测定煤层原始瓦斯含量方法正是以上述原理为依据建立起来的。为了用直接方法测定煤层原始瓦斯含量，可以采取两种途径：一是利用专门的仪器在钻孔中采样，以保证采样过程中损失瓦斯量最小；二是采用某种方法对损失瓦斯量加以补偿。根据采样工具及补偿方式的不同，直接方法又可分为：地勘钻孔瓦斯解吸法、井下钻孔瓦斯解吸法和煤芯采取器法等。 板石煤矿二采区19b煤层瓦斯含量直接测定方法根据板石煤矿的实际情况，本次直接测定瓦斯含量过程中，采用井下钻孔瓦斯解吸法。即：利

36、用煤层钻孔采集原始煤体煤芯，用解吸仪在井下直接测定其解吸瓦斯量及解吸规律，根据其解吸规律来推算煤样从开始采集至解吸测定前的损失瓦斯量，并在实验室测定煤样中残存瓦斯量，测定和计算的这三部分瓦斯量之和即为煤层瓦斯含量。其测定步骤如下： 在新暴露的采掘工作面煤壁上，用煤电钻垂直于煤壁打一个42mm、孔深9m以上的钻孔，当钻孔钻至8m时开始取煤样，并记录采样开始时间,将煤样装满密封罐；随后将煤样罐与FHJ-2型瓦斯解吸速度测定仪（见图2-7）连通，开始进行解吸瓦斯量的测定，并记录开始解吸测定的时间。用解吸仪测定不同时间下的煤样累计瓦斯解吸量 。如果量管体积不足以容纳解吸瓦斯，可以中途关闭弹簧夹，记录量

37、管读数，打开通大气的弹簧夹，排出部分解吸瓦斯后，关闭通大气弹簧夹，记下量管读数，以此作为新的起点。重新打开密封罐解吸瓦斯弹簧夹，继续进行测定。同时要记录测定地点的气温与气压。解吸测定停止后拧紧煤样罐以保证不漏气，并送实验室测定煤样残存瓦斯量。图2-7 瓦斯解吸速度测定仪与密封罐示意图 将不同解吸时间下测得的数据按下式换算成标准状态下的体积： (2-1)式中：换算成标准状态下的解吸瓦斯体积，ml；不同时间下解吸瓦斯量测定值，ml；大气压力，Pa；量管内水柱高度，mm；下饱和水蒸汽压力，Pa；量管内水温，。煤样解吸测定前的暴露时间为，；不同时间下测定的值所对应的煤样实际解吸时间为；用绘图软件绘制全

38、部测点，将测点的直线关系段延长与纵坐标轴相交，在纵坐标轴上的截距即为损失瓦斯量。图2-8为损失瓦斯量推算方法图。 将解吸测定后的煤样连同煤样罐送实验室测定其残存瓦斯量、水份、灰份等；煤的水分、灰分测定方法见煤的工业分析部分。煤的残存瓦斯含量测定是在煤样瓦斯解吸测定结束后，将煤样罐密封，然后送沈阳研究院实验室进行测定，测定工作包括煤样粉碎前真空脱气和煤样粉碎后真空脱气两个过程，二者之和为煤样的残存瓦斯量。(a) 煤样HL-1瓦斯损失量推算方法图(b) 煤样HL-2瓦斯损失量推算方法图图2-8 19b损失瓦斯量推算方法图煤的残存瓦斯含量的测定步骤如下：a. 采样将解吸瓦斯后的煤样，装入特制密封容器

39、（真空罐）中加以密封；b. 实验室脱气与气体分析利用图2-9所示的真空脱气装置，加热至95后用真空泵抽出煤样中的气体，然后用气相色谱仪分析气体成分；c. 煤样粉碎煤样脱气结束后，打开真空罐取出煤样，放进密封球磨罐进行粉碎。要求粉碎后煤样绝大部分（80%以上）的粒度在0.25mm以下；d. 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热和真空脱气，方法同步骤b，直到基本上无气体解吸为止；e. 煤样称重与工业分析f. 煤中残存瓦斯量计算根据两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成分、煤样重量和煤质分析结果，

40、算出单位重量煤（可燃质）中含有的瓦斯量，即煤的残存瓦斯量。煤的残存瓦斯量测定结果见表2-5。图2-9 真空脱气装置示意图1超级恒温器；2密封罐；3穿刺针头；4滤尘管；5集水瓶；6冷却管； 7水银真空计；8隔水瓶；9吸水管；10排水瓶；11吸气瓶；12真空瓶；13大量管；14小量管；15取气直管；16水准瓶；17干燥管；18分隔球；19真空泵；A、B、C、E、F单向活塞；G、H、I、J、K三通活塞；L、M、N120三通活塞 根据煤样损失瓦斯量、解吸瓦斯量及残存瓦斯量和煤中可燃质重量，用下式可求出煤样的瓦斯含量： (2-2)式中： 标准状态下煤样瓦斯解吸量，ml； 标准状态下煤样损失瓦斯量，ml； 标准状态下煤样残存瓦斯量，ml； 煤样可燃质重量，g；煤样瓦斯含量，ml/g。 直接法测定瓦斯含量结果按