瓦斯含量测试方法与原理

1、瓦斯瓦斯含量测试方法与原理含量测试方法与原理提纲l 瓦斯含量测试方法概述l 瓦斯含量测试方法与原理 地勘时期煤层瓦斯含量测定方法 煤层瓦斯含量井下直接测定方法 间接法瓦斯参数测定 瓦斯涌出量反演瓦斯含量l 小结与讨论瓦斯含量测试方法概述术语及定义煤层瓦斯含量在原始状态下，单位质量或单位体积媒体中所含有的甲烷及重烃气体量。残存瓦斯量损失瓦斯量煤样从暴露到开始测定解析量期间所遗失的瓦斯量。粉碎前脱气量在负压状态下，煤样在粉碎前所解析的瓦斯量。粉碎后脱气量在负压状态下，煤样在球磨机中粉碎到80%以上的煤样粒度小于0.25mm时所解析的瓦斯量。粉碎前自然解析瓦斯量一个大气压下，煤样井下解吸后运送到实验

2、室粉碎前所解吸的瓦斯量。粉碎后自然解析瓦斯量一个大气压下，煤样在粉碎机中粉碎到95%以上煤样粒度小于0.25mm时所解吸的瓦斯量。煤层瓦斯含量的测定方法有很多种，按照应用范围可以分为地勘阶段测定方法和煤矿生产期间测定方法；按照方法本身的特点，又可以分为直接法和间接法。直接法包括地勘钻孔瓦斯解吸法、井下钻孔瓦斯解吸法等。直接法是直接直接法是直接从采取从采取的煤样中抽出的煤样中抽出瓦斯，分析瓦斯，分析并确定煤并确定煤中的瓦斯成分与瓦斯含量中的瓦斯成分与瓦斯含量。间接法是先在井下实测或根据已知规律推算煤层瓦斯压瓦斯压力力，并在实验室实验室测定煤样测定煤样的孔隙率、煤样吸附等温线与煤的的孔隙率、煤样吸

3、附等温线与煤的工业分析工业分析参数，最后参数，最后计算煤层瓦斯含量计算煤层瓦斯含量。瓦斯含量测试方法概述地勘钻孔瓦斯解吸法井下钻孔瓦斯解吸法瓦斯参数测定瓦斯涌出量反演瓦斯含量间接法直接法地勘阶段测定方法煤矿生产期间测定方法提纲l 瓦斯含量测试方法概述l 瓦斯含量测试方法与原理 地勘时期煤层瓦斯含量测定方法 煤层瓦斯含量井下直接测定方法 间接法瓦斯参数测定 瓦斯涌出量反演瓦斯含量l 小结与讨论瓦斯含量测试方法与原理地勘时期煤层瓦斯含量测定方法地勘阶段测定瓦斯含量的方法有真空罐法、集气式岩芯采取器法、地勘钻孔解吸法。前两者近年已被淘汰，地勘钻孔解吸法是目前煤田地质勘探和煤层瓦斯地面开发时广泛应用的

4、煤层瓦斯含量测定方法，该方法最早是1973年由美国矿业局(USBM)研究提出，并在之后得到广泛应用。经过不断发展，目前我国沿用2009年颁布的地勘时期煤层瓦斯含量测定方法(GB/T232492009)至今。u 仪器设备煤样罐、瓦斯解吸速度测定仪、温度计、空盒气压计、胸骨穿刺针头（型号16）瓦斯含量测试方法与原理地勘时期煤层瓦斯含量测定方法1罐盖；2罐体；3压紧螺丝；4垫圈；5胶垫；6“O”型密封圈。1量管；2水槽；3螺旋夹；4吸气球；5温度计；6、8弹簧夹；7排水管；9排气管；10穿刺针头；11密封罐。u 采样前准备：密封罐气密性检查；解吸仪气密性检查；u 采样：煤芯提出钻孔口应尽快装进密封罐

5、，煤芯在空气中暴露时间不应超过8min。选取煤芯应去除矸石等杂质，不能水洗、压实，保持自然状态放入密封罐。先将穿刺针头刺入罐盖上部密封胶垫，用扳手拧上罐盖，再将解吸仪排气管与穿刺针头连接，立即打开弹簧夹，记录此时时间T3。瓦斯含量测试方法与原理地勘时期煤层瓦斯含量测定方法T1起钻时间T3开始解吸测定时间T2钻具提至井口时间u 瓦斯解吸速度的测定测 定 一 直 进 行 2 h ， 第 一 至 三 点 每12min读数，之后每25分钟读取一次量管读数，后一个小时每1020min读数，然后再次检查密封罐的气密性。确认无漏气后，把煤样送到实验室进行残存瓦斯量测定。瓦斯含量测试方法与原理地勘时期煤层瓦斯

6、含量测定方法由于该法未考虑煤芯在钻孔和空气中解吸规律的差别，而且钻孔中煤样的瓦斯解吸时间未准确确定，故当前瓦斯损失量的确定仍是半经验性的近似计算，因此，为了提高煤层瓦斯含量的测定精度，应尽量减少煤样的暴露时间，尽量选取较大颗粒的煤样，以减少瓦斯损失量在煤样总瓦斯量中所占的比重。瓦斯含量测试方法与原理地勘时期煤层瓦斯含量测定方法u 煤样残存瓦斯量测定对送到实验室的煤样进行脱气并抽气进行气体组分分析，测定煤的残存瓦斯含量，具体测定步骤如下: 实验室脱气与气体分析试样送到实验室后，利用真空脱气装置，加热至95，用真空泵抽出煤样中的气体，然后用气相色谱仪分析其气体成分。 煤样粉碎。煤样脱气结束后，打开

7、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。 粉碎后脱气和气体分析将装有己粉碎煤样的密封球磨罐进行加热和真空脱气，直到基本上无气体解吸为止。 煤样称重，进行煤质工业分析。u 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成分，就可以计算出煤的残存瓦斯量。瓦斯含量测试方法与原理地勘时期煤层瓦斯含量测定方法u 煤层总瓦斯含量计算煤层总瓦斯含量包括采样过程瓦斯损失量、煤样瓦斯解吸量、粉碎前脱气瓦斯量、粉碎后脱气瓦斯量，总瓦斯量除以煤样可燃质质量，

8、得出每克可燃质中含有瓦斯量，称为煤样的煤层可燃质瓦斯含量。注意： 每个阶段的瓦斯量要换算到标准状态下，并扣除空气体积； 煤层深度大于500m时数据需进行校正； 煤样质量为可燃质质量，即干燥无灰基。瓦斯含量测试方法与原理煤层瓦斯含量井下直接测定方法煤层瓦斯含量井下直接测定方法实验方法的原理与地勘时期钻孔所用解吸法相同，详见2009年颁布的煤层瓦斯含量井下直接测定方法(GB/T232502009) 。其中瓦斯损失量的计算需要建立合理的补偿模型对损失的瓦斯进行补偿。巴雷尔式计算模型累计解吸的瓦斯量与煤样解吸时间的平方根成正比该计算模型在解吸最初期间算式成立，放散时间越长，误差越大；该计算模型没有考虑

9、煤样的破坏类型对解吸规律的影响。负指数函数模型该补偿模型为钻孔煤屑瓦斯解吸速率与解吸时间之间为负指数函数关系幂函数计算模型(文特式)煤炭科学研究总院重庆研究院运用文特式对煤屑瓦斯损失量进行了计算，该模型为瓦斯解吸速率随时间的变化可用幂函数关系表示在瓦斯解吸初始阶段，实测值和模型计算结果较一致，但随着测定时间的增加，计算结果趋于无穷大；且未考虑粒度对瓦斯解吸速率的影响。瓦斯含量测试方法与原理间接法瓦斯参数测定在煤矿井下，一般可以比较容易地测定煤层瓦斯压力，所以，间接方法在煤矿井下应用比较广泛。但是，在地质勘探钻孔中，测定煤层瓦斯压力的工作比较困难。煤层瓦斯涌出量，是指在矿井建设和生产过程中从煤与

10、岩石内涌出采掘空间和抽入管道中的瓦斯量。瓦斯涌出量的大小与煤层瓦斯含量、开采深度、开采规模、幵采技术等因素密切相关。煤层瓦斯含量越大，瓦斯涌出量越大，两者之间有很大的关联性。所以，可以根据瓦斯涌出量的资料来反算煤层瓦斯含量。矿井回采工作面的瓦斯来源主要由幵釆本煤层的瓦斯涌出、邻近层煤层瓦斯涌出和采煤工作面采空区瓦斯涌出。本煤层的瓦斯涌出主要由工作面煤壁和工作面连续落煤两部分组成，涌出量Q统计理论表达式为瓦斯含量测试方法与原理瓦斯涌出量反演瓦斯含量根据煤层瓦斯涌出量反算煤层瓦斯含量时，关键参数的准确测定是影响反演结果精确程度的主要因素。提纲l 瓦斯含量测试方法概述l 瓦斯含量测试方法与原理 地勘时期煤层瓦斯含量测定方法 煤层瓦斯含量井下直接测定方法 间接法瓦斯参数测定 瓦斯涌出量反演瓦斯含量l 小结与讨论小结与讨论 由于目前还没有一个衡量瓦斯含量测定结果的可靠标准，所以，往往是通过几种方法测定结果的对比加以评价。 解吸法瓦斯含量具有测值偏低、测值误差随煤层埋深增加而加大的缺陷。 矿井生产期间直接测定的煤层瓦斯含量被认为是最接近原始瓦斯含量的方法，但其仍然存在着误差。在现有的技术和装备条件下，解吸瓦斯测定量和残存瓦斯量的计算误差