煤层瓦斯基础参数测定技术汇编.doc

2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作煤层瓦斯基础参数测定技术汇编煤炭科学研究总院抚顺分院目 录第一章 煤层瓦斯压力测定 4一、 固体材料封孔测定瓦斯压力 41. 粘土封孔 42. 水泥砂浆封孔 5二、 胶圈粘液封孔测定瓦斯压力 5第二章 煤层瓦斯含量测定 8一、 采取煤样及瓦斯解吸速度测定 8二、 计算采样过程中的损失瓦斯量 91. 解吸时间的确定 92. 瓦斯损失量计算 10三、 残余瓦斯含量测定 11第三章 瓦斯含量系数测定 13一、 测定原理 13二、 测定方法 13第四章 煤层透气性系数的测定与计算 15一、 计算公式 15二、 测定与计算步骤 16三、 测定中的注意事项： 17第五章 煤的坚固性系数测定 20一、 测定原理 20二、 测定方法与步骤 20第六章 煤的瓦斯放散指数测定 22一、 测定仪器 22二、 测定步骤 22第七章 瓦斯吸附常数测定 24一、 瓦斯含量欲瓦斯吸附量、瓦斯压力及温度之间的关系 24二、 采用容量法测定等温吸附曲线计算a 、 b值的原理 25三、 测定过程 25第八章 预测瓦斯突出危险性参数测定 27一、 单项参数测定及计算 271. c值的测定与计算 272. K1值的测定与计算： 283. q值测定： 304. S值测定： 31二、 区域预测 31三、 工作面预测 331. 石门揭煤前预测： 332. 煤巷掘进工作面预测： 333. 回采工作面预测 35四、 防突措施效果检验 351. 石门工作面防突措施的效果检验 352. 煤巷掘进工作面防突措施的效果检验 353. 回采工作面防突措施的效果检验 35第九章 瓦斯储量、可抽量及抽放率计算 36一、 瓦斯储量计算 36二、 可抽瓦斯量概算 36三、 抽放率 361. 矿井（或采区）抽放率 362. 工作面本开采层的抽放率 373. 工作面邻近层抽放率 37第十章 抽放管路中的瓦斯流量测定与计算 38一、 参数测定 38二、 流量计算 39第十一章 钻孔排放瓦斯有效半径测定 45一、 根据瓦斯压力确定排放瓦斯有效半径的方法 45二、 根据瓦斯流量确定排放瓦斯有效半径的方法 45第十二章 钻孔瓦斯流量衰减系数的测定与计算 47第十三章 瓦斯涌出量及其计算 48一、 掘进巷道的瓦斯涌出 48二、 回采工作面瓦斯涌出量计算 50第一章 煤层瓦斯压力测定一、 固体材料封孔测定瓦斯压力 首先在距测压煤层一定距离（≥5m）的岩巷打孔，孔径一般取φ68—φ108mm。

钻孔最好垂直煤层布置从钻孔进入煤层起，尽可能不停钻直至贯穿煤层然后清除孔内积水和煤（岩）屑，放入一根钢性导气管，立即进行封孔，如图1所示图1固体材料一般是指黏土、水泥砂浆等使用黏土时，应每隔0.4～1m打一个木楔，以提高封孔质量孔口最好填堵0.2—0.5m的水泥砂浆，以紧固强化孔口封孔长度决定于封孔段岩性及其裂隙发育程度岩石硬而无裂隙时可适当缩短，但不能小于5m；岩石松软或有裂隙时应增加导气管一般选用φ6—φ20mm的紫铜管或无缝铁管，如果兼测煤层透气性系数时，管径不宜太细，一般在φ10—φ20mm，以保证测定流量时不至于产生过大的压力损失1. 粘土封孔封孔操作时要多人共同用力打紧木楔，粘土要软硬适当太软时容易粘在孔壁上，泥送不到位，形成空腔与裂缝过硬时会出现裂缝导致漏气所以封孔前要预先粘把土水调配好，制成稍小于孔径的粘土条备用测压管位于测压孔中心时，所用泥条和木楔的中心要有孔，这种有孔泥条可用模子压制木塞直径一般小于孔径10—15mm，导气管若选用较柔软的紫铜管时，也可以使导气管贴靠孔壁，但为了防止出现漏气沟缝，在封孔时应多次改变导气管贴靠孔壁方位该方法简便易行，封孔后即可上压力表，不需要等待固化时间。

2. 水泥砂浆封孔水泥砂浆封孔一般采用压缩空气作为动力把充填物送入测压孔中水泥与砂子的配比为1∶2.5（质量比）为避免水泥砂浆固后出现收缩现象要选取膨胀水泥，或选用高铝水泥和自应力水泥按1∶4的比例配置，若购买或配置膨胀水泥有困难，也可以在普通水泥中按重量加入12%的矾土水泥和12%的石膏混合成速凝水泥，这种水泥的特点是一天可达到28天强度的80%，并具有一定的膨胀性压气封孔的主要设备为喷浆罐，其结构和系统见图2其操作步骤如下：测压孔穿透煤层并清除岩粉和积水后，将导气管下至预定位置（挡盘距煤层约0.5m）打开喷浆罐，将搅拌均匀的水泥砂浆倒入罐内，数量可占其容积的2/3，将罐压紧，然后把注浆管插入钻孔中（注浆管前端不能接普通塑料管和铁管，以免在喷注过程中产生静电和火花引燃孔中瓦斯）打开压气阀门，把砂浆注入孔中，直至注满为止二、 胶圈粘液封孔测定瓦斯压力1980年中国矿业大学周世宁教授等研制成功胶圈粘液封孔器，其结构如图3所示它的封孔测压原理是用膨胀着的胶圈封高压粘液，再由高压粘液封高压瓦斯，由压力表测定瓦斯压力这种测压方法的要点是在测压过程中要始终保持粘液的压力大于瓦斯压力，从而消除瓦斯向外泄漏，能比较准确的测定瓦斯压力。

为了缩短测压时间，测压时可向孔内注气，以补偿在打钻和封孔过程中释放的瓦斯量，停止注气后数日，压力表就是所测的瓦斯压力粘液可采用淀粉或化学糊精调制用淀粉调制时，淀粉与水的重量比应视所需粘度而定，淀粉一般为8％左右为了增加粘度可略加一点碱调制时用100℃的开水冲制淀粉，冷却后加入2%的工业甲醛，以防粘液受微生物分解而粘度变稀用化学糊精时，可在封孔前2小时用凉水调制无论采用那种粘液，在使用前都要使用塑料纱窗或其他工具将其过滤，以防注液过程中堵塞管路封孔及测压操作程序如下：（1）、当钻孔即将见煤时应停止钻进，通知测压人员，待其到达现场后，恢复钻进，穿透煤层，并清洗钻孔排除孔中积水和岩屑2）测压人员要及时组装测压器，尽快封闭测压孔封孔器的安装长度视深度而定，一般应尽可能靠近煤层前端胶圈距煤层1—1.5m为宜装配时在所有胶圈处的内管外壁上抹上黄油，以减少胶圈移动时的摩擦力，为了保证内外管不漏气，在其接口处要缠上适量的生料带3）当封孔器的封孔段送到预定位置时，转动加压手轮，使两组胶圈受压膨胀，当感到胶圈膨胀与孔壁接触紧密后停止加压4）在孔口打上防滑楔，以策安全5）连接注液罐，并将预先准备好的粘液倒入罐中，封闭罐口，检查系统无误后，打开粘液罐上的注气阀门，加以1.0Mpa的压力，将粘液压入钻孔封孔段。

然后关闭阀门，再次向罐中补充粘液，补液后打开阀门加压，并使注液罐中的压力在整个测压过程中始终略高于预计的煤层压力6）安装压力表安装时要仔细检查压力表密封垫圈是否合格，为可靠起见，最好也缠绕适量的生料带7）为缩短测压时间，可向测压室内注入适量的气体（CO2或N2）注气压力大致控制在预计的瓦斯压力值左右8）封孔完毕后要用肥皂水检查整个系统接口处有无渗漏现象，若有渗漏要及时处理9）测压孔为下向孔时，封孔完毕后要将孔口盖住，以防掉入孔内杂物，造成测压器回收困难10）在整个测压过程中，每天要观察记录各压力表的数据，并根据情况向测压室补气，若发现有异常情况要及时处理11）如果瓦斯压力连续三天无变化，则可认为这个稳定压力就是煤层瓦斯压力值近几年来中国矿业大学又研制成功并生产胶囊粘液封孔器，所不同的是用胶囊代替了胶圈由于胶囊的弹性大，与孔壁可以全面紧密接触，密封粘液的性能要优于胶圈，不仅适应于封岩石钻孔，而且也能封较硬煤层中的煤孔煤孔，这两种封孔器都可以回收复用，但复用前，一定要在井上进行耐压检漏试验第26页第二章 煤层瓦斯含量测定煤层瓦斯含量测定可分间接测定法和直接测定法两种，间接测定法主要是测定煤层的其他瓦斯参数，通过瓦斯含量与诸参数的关系计算出煤层瓦斯含量。

直接测定法则是通过钻孔采取煤样，用解吸法测定煤样的实际瓦斯含量来确定煤层的瓦斯含量解吸法主要用于在勘探钻孔中采取煤芯测定煤层瓦斯含量及瓦斯成分中华人民共和国煤炭工业部1984年制定了部颁标准（MT77—84）,近几年来，不少地方将此方法引用到井下，通过垂直煤层的岩石钻孔采取煤芯，测定煤层瓦斯份一、 采取煤样及瓦斯解吸速度测定1、遇煤前应通知采样人员到达采样现场，做好采样前的准备工作；2、钻孔遇煤后，可采用普通岩芯管采取煤芯，但煤芯直径不应小于50mm3、当钻煤完了，煤芯提到孔口时，尽快地从煤芯管中取出煤芯，采取中间完整部分，装入罐中密封这段时间应控制在2分钟之内煤芯中如混合有夹矸及杂物时应与剔除煤样不得用水清洗，保存原状装罐，不可压实煤样距罐口留10mm的间隙为宜，煤样约400g左右4、将煤样罐与HFJ—2型解吸仪连接（见图4）进行现场解吸，一般在现场解吸进行两个小时开始观测头一个小时内，第一点间隔2分钟，以后每隔3—5分钟读数一次；第二个小时内，每隔10—20分钟读数一次5、如果解吸过程中，量管体积不足以容纳煤样的解吸瓦斯，可以中途用弹簧夹6将排气管夹紧，通过吸气球2，重新将液面提升至量管零点，然后再打开弹簧夹，继续测定。

6、现场解吸完成后，拔出针头，将取样罐拧紧，泡在水中检查是否有漏气现象，若有渗漏应及时处理然后送到实验室进行再次解吸和脱气7、在上述采样和解吸过程中除要记录采样时间、采样地点、采样深度外，还要务必记清钻孔遇煤时间，钻进时间，起钻时间，钻具提到孔口时间，煤样装罐时间，开始解吸测定时间，以及解吸测定时的气温，水温和大气压力二、 计算采样过程中的损失瓦斯量1. 解吸时间的确定在地面钻孔取样时， 煤芯在提升过程中，当瓦斯压力超过孔内泥浆静水压力时，瓦斯便开始向外释放因为煤层瓦斯压力是个未知数，所以不能精确判定瓦斯开始释放的时间美国的方法是假定煤芯提到钻孔一半处开始释放瓦斯，根据这个假定得出的测定结果，经过与间接方法对比，两种方法得到的结果是接近的，证明这样的假定是可以在工业上应用的，我国在地勘过程中取样目前仍沿用这个假定煤样装罐前解吸瓦斯时间是煤样在钻孔内解吸时间t1与其在地面空气中解吸时间t2之和，即：t0 ＝t1＋ t2 （2—1）式中：t1——通过地面钻孔采样时，取整个提钻时间的二分之一；通过井下岩巷采样时，取煤样从揭露至提升到孔口时间，（分）t2——煤样提到孔口至装罐密封时间（分）煤样总的解吸瓦斯时间T0是装罐前的解吸时间t0与装罐后解吸瓦斯时间t之和，即 T0 ＝t0＋ t （2—1）2. 瓦斯损失量计算计算之前要首先将瓦斯解吸观测中得出的每次量管读数按（２—４）式换算为标准条件下的体积，瓦斯损失量可用图解法或数学解析法求得。

图解法是以煤总解吸时间的平方根()为横坐标，以瓦斯解吸量（V0）为纵坐标，将全部测点[V0，]绘制在坐标纸上，将测点的直线关系延长与纵坐标轴相交，直线在纵坐标上的截距即为所求的瓦斯损失量解吸法是根据煤样在解吸瓦斯初期，解吸瓦斯量V0与T＝呈现直线关系而求出瓦斯损失量的，即V0＝ａ＋ｂ＝ａ＋ｂT　　　　　　　　（２—３）式中：ａ，ｂ为特定常数当＝０时，V０＝ａ，ａ为直线与纵坐标的截距，也就是所要求算的损失瓦斯量求算ａ，ｂ时，可采用平均值法，即将大致呈直线关系的各测点 对应值（V０，T）代入上式中，这样可以得出几个方程，然后把这些方程分成两组。