瓦斯含量测定

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1、瓦斯含量测定zjl1. 间接法间接法测定煤层瓦斯含量是建立在煤吸附瓦斯理论基 础上的，这里的煤层原始瓦斯含量也就是吸附和游离2 种状态下瓦斯量的总和。利用间接方法测定煤层原始 瓦斯含量，首先需要在井下实测煤层原始瓦斯压力， 并在井下采取新鲜煤样后送实验室测定煤的孔隙率、 吸附常数值等参数，然后再根据郎格缪尔方程推算煤 层瓦斯含量。郎格缪尔方程如下式：1 +0*31 叽+ 10abp 10 -九日_ M胡 i十亦loo 式屮懑为煤层瓦斯含量严为吸附常数 为试验温度下的极限吸附量,mV(t门；b为吸附 常数,MPa l；p为煤层绝对瓦斯圧力，MPa汎罰为煤 的灰分理;此込为煤的水分息；K为煤的扎隙

2、体积， mVir? ；p为煤的视密度，t/后o该方法是由煤对瓦斯气体吸附曲线反推算出来的，能比较真实的反应煤层的原始瓦斯含量。体吸附曲线反O推算出来的，能比较真实的反应煤层的原始瓦斯含量。 在石门和围岩巷道打穿层钻孔向未卸压原始煤体打钻 测压，比较容易测出真实瓦斯压力值。可以认为用该 方法推算出的煤层瓦斯含量为煤层的原始瓦斯含量。 该方法要求测定的瓦斯压力真实可靠，但在煤层中打 钻测定瓦斯压力时，工艺要求比较严格，周期长，成 功率受限制。2. 直接法（1）.密封式取样法密封式取样法的原理就是采用一个特制的煤样采集装 置，其特点是煤样在原始状态下，被装进取样罐并能 自动密封，使煤样始终保持原始瓦

3、斯压力状态。煤样 到达地面之后采用解吸法测得煤层原始瓦斯含量值， 该方法多用于地勘钻孔中。（2）.解吸法解吸法的基本原理是通过采样过程中煤样的暴露时间 和解吸规律的实际测定，确定采样过程中煤样的瓦斯 损失量。而其方法的关键是尽量消除或减少采样过程 的瓦斯损失量，这是解吸法与其他方法的根本区别。 解吸法测定的准确性取决于采样过程煤样的暴露时问 及采样地点是否准确，实测解吸规律条件是否完全或 接近符合煤样暴露过程的条件。煤样暴露时间是指采 样过程中煤样开始解吸时间起直至煤样装入煤样罐开 始测定解吸的时间。所以，采样过程中煤样瓦斯的损 失量、井下测定的解吸量、实验室测定的煤样残存瓦 斯量，三者之和即

4、为煤样瓦斯含量。再根据煤样质量 计算出煤层瓦斯含量。解吸法测定煤层瓦斯含量在工 业中的应用解吸法测定煤层瓦斯含量的具体操作过 程：在新暴露的煤壁，石门或岩石巷道打钻采集煤样 井下自然解吸瓦斯量测定实验室残存瓦斯含量测 定。该方法的关键是确定采样过程中煤样的瓦斯损失 量，其实质问题是对煤样解吸初始阶段解吸规律的确 定。早在1970年，法国贝尔特等专家在对井下煤层水 平孔的研究中发现：煤的瓦斯解吸在初始阶段其瓦斯 解吸量(Q)与解吸时间的平方根成正比。即 Q式中：K为系数，t为煤样暴露时间，用此式计算出该 段时间内的瓦斯损失量。瓦斯压力测定 一简单地质条件的测压封孔工艺（一）施工工艺 选择合适地点

5、布置瓦斯压力测定钻孔，钻孔直径宜在65. 75mm之间钻孔施工好后，由用水排渣改换为用高 压风扫孔，可以将测压钻孔内粘接在孔壁的煤渣及煤 粉清理干净。将毛巾绑在测压集气管（测压集气管前端 打有足够数量的径向十字筛孔（p5. 10mm）,前端堵实, 并用80目的铁纱包扎好）的挡板上，厚度视孔径而定， 保证水泥浆不能流入筛孔内。将毛巾绑在尾管和注浆 管上，然后用专用封孔剂，分别为黑料（多异氰酸酯RoNCO）和白料（聚醚多R-0H和助剂）分别均匀倒在毛巾 上，将带有封孔剂的毛巾缠裹在尾管和注浆管上，最 后将尾管和注浆管送至测压钻孔内预定位置。连接注 浆泵和注浆管，根据钻孔直径和封孔深度确定水泥的 使

6、用量，按一定比例配制好水泥浆，用注浆泵一次连 续将水泥浆注入钻孔内，将钻孔整个岩孔段注满水泥 浆。（二） 适用条件 该封孔工艺适用于穿层测压孔或顺层测压孔，地点应 该优先选择在石门或岩石巷道中，且要要求测压点附 近岩性致密，无断层、裂隙不发育等地质构造处。应 当注意的是注浆封孔的上向测压钻孔倾角不小于5。 二、复杂地质条件的测压封孔工艺（一）施工工艺 1测压钻孔设计为两级套管结构： （1）应先用直径大 于108mm的钻头开孔，在钻进34m后退出钻杆，用高 压风扫净孔内岩粉，将孔口管（直径小于108mm）送进孔 内，将按搅匀的水泥浆注入孔内加固孔口管，等孔口 管凝固24后，方可进行耐压试验，确保

7、最低耐压5MPa 以上，该级套管主要作用是保护孔口。 （2）孔口管耐压 试验通过后，用直径大于89mm的钻头套孔，打至含水 裂隙层位置时停钻，再下入89mm套管，套管注浆凝固 和封堵含水裂隙层水源后做耐压试验，确保最低耐压 5. 0MPa以上。上述工作完成后，用直径大于63mm钻头 套孔，同样要将测压钻孔内的粘结在孔壁的煤渣及煤 粉清理干净，以提高密封效果。2. 将适宜的毛巾绑在集气管的挡盘之上，将尾管和注 浆管送至测压钻孔内预定位置。3. 等封孔剂凝固以后将搅匀的水泥浆注入测压孔中。4. 封孔结束后水泥浆凝固24小时上压力表，定时观察 和记录煤层瓦斯压力。（二）适用条件此工艺适用于顺层测压或

8、测压钻孔受地质构造的影响 较大，煤层项、底板发育小断层较多，岩石较破碎， 发育岩层构造裂隙；或由于部分底板岩石封闭性差， 岩孔段有破碎带，测压钻孔孔壁易发生塌孔；或测压 地点附近煤层顶、底板岩层段存在含水层等情况。 新技术：聚氨酯泡沫压力黏液封孔测压技术 聚氨酯泡沫的反应机理及特性cm a聚氨酯泡沫是聚氨基甲酸酯泡沫的简称.丄要 市黑料（多异氧酸酯H-NCO）利白料（聚瞇多 元ROH和助剂）混合发泡而成。这些原料阻 燃、不爆炸、无腐蚀性。根据煤矿井下条件，要求 配制的聚氨酯泡沫封孔材料具有以下特性；严 密堵漏性辛强力附着性：快速发泡定型性辛 发泡倍数川调性.且最小发泡倍数2（）；抗 静电性；阻

9、燃性；具有一定的抗压、抗拉强 度；密度为58 73 g/cmJ “力黏液封孔材料及工具（1）封孔管为直径1/4英寸铁管、长9.0 ni, 为便于安装，取3根3.0 m长铁管用接箍联接而 成，如图1所示。在封孔管适当位置固定2对挡盘 （加胶垫），构成2个聚氨酯泡沫（固体）封孔段辛 2个聚氨酯泡沫封孔段之间为压力黏液封孔段；另 外在孔底留出1.0m长的钻孔段作为测压室。测压 管开口端位于测压室内，其露出钻孔一端接压力 表；黏液管开口端位于黏液段内，其露出钻孔一端 接黏液泵。123456789图1封孔管安装示意I测定室；2胶垫；齐7泡沫封孔段；4挡盘；5, 10 黏液段；6接箍；S封孔管；9测压管(

10、2)聚氨酯封孔剂2份，每份帚、白原料各25() g.(3 )毛巾2条亍规格为500 mm x 1500 ninim(4) 1 1.容积搅拌缸和搅拌棒各2个。(5 ) 9 m长导杆1根。(6) 500 mL量瓶、11水盆、流量计各1个, 压力表2块，黏液泵1台，黏液适量。聚氨酯泡沬-压力黏液封孔测压工艺(1)在井下正式测试之前，需在地面模拟钻孔 中做耐压试验，试验压力应高于井下瓦斯压力0 5 -L0 MPa,试验中应认真观察整个测试系统是否 可靠，以便确保其在井下安全运行。(2) 选择合适的测压地点后，应尽量平行于煤 层且在其内打钻钻孔直径70 80 mm；同时由测压人员携带封孔材料及工翼到井下

11、准备封孔可在 巷道内将封孔管装配好。(3) 将测压钻孔内的煤渣及煤粉清理干净，以 提高密封效果。(4 )将2条毛巾分别绑在2个聚氨酯泡沫封孔 段的2个挡盘之间.(5) 取2份封孔剂，同时倒入搅拌缸内，用搅 拌棒迅速搅拌(5 7 然后分别均匀地倒在2 条毛巾上，转动封孔管使带有封孔剂的毛巾缠衷在 封孔管上，最后用导杆将封孔管送至测压孔內预定 位置。(6) 待孔内聚氨酯原料发泡凝固后约30 min),将引出孔外的测压管接上瓦斯压力表，黏 液管接上黏液泵.利用2个聚氨酯泡沫段密封钻 孔，同时用黏液泵将压力黏液压入黏液封孔段，并 使黏液压力高于预计的瓦斯压力，使之向钻孔周边 裂隙渗透，增强密封效果。为了加速瓦斯压力的上 升，缩短测压时间，可向测压室充入高压氮气或二氧化碳气体。(7封孔后，要定时观察和记录瓦斯压力、黏 液压力。如黏液压力下降，应开泵增压*保证黏液 压力始终高于瓦斯压力0-30-5 MPa.如瓦斯压 力连续3d无变化，则可认为这个稳定的压力就是 煤层原始瓦斯压力。(8)测压结束后，可以回收压力表和黏液泵。