第1个回答 2023-03-04
摘 要：如何快速、准确测定煤层瓦斯含量，确定合理的抽放孔间距和预抽期，确保抽采达标，防治煤与瓦斯突出事故发生，适应矿井安全高效的需要，为科学合理采取针对性的瓦斯综合治理技术显得尤其重要，本文针对这些进行探讨。
关键词：煤层瓦斯；不同孔；测定方法
中图分类号：TU94+3.3 文献标识码：A
1 概述
随着矿井生产规模的增大和向深部水平延伸，煤层瓦斯压力、瓦斯含量增加，突出危险增大，国家瓦斯综合治理要求的提高，瓦斯抽采达标也逐渐提上日程，采用测定瓦斯压力换算煤层瓦斯含量的工艺较为复杂，矿井每年所测定的点较少，对于指导矿井瓦斯综合治理有一定的局限性。直接测定煤层可解吸瓦斯含量（Qm）的测定方法是我国“十五”科技攻关成果，经鉴定达到了国际领先水平。该技术可直接快速地测定和计算出煤层可解吸瓦斯含量，为矿井瓦斯治理提供准确的依据。该技术具有测定周期短、费用低、实验室工作量小、成功率高的优点，24小时内即可完成含量测定。为此，我矿选择采用直接测定煤层瓦斯含量的方法快速准确的测定出煤层瓦斯含量，然后分析不同孔间距对抽采达标的时间影响，对防治突出措施的采取提供科学依据。
2 直接测定煤层瓦斯含量方法
2.1 直接测定煤层瓦斯含量原理
DGC型瓦斯含量装置测定煤层瓦斯含量测定原理是：通过取芯钻孔将煤样从煤层深部取出，及时放入煤样筒中密封，测量煤样筒中煤芯30分钟的瓦斯解吸量，并以此来计算瓦斯损失量Q1，测量从煤样筒中释放出的瓦斯量Q22，与井下测量的瓦斯解吸累计量Q21一起计算煤样瓦斯解吸量Q2，将煤样筒中的部分煤样装入密封的粉碎系统加以粉碎，测量在粉碎过程及粉碎后一段时间所解吸出的瓦斯量(常压下)，并以此计算粉碎瓦斯解吸量Q3；瓦斯损失量、煤芯瓦斯解吸量和粉碎瓦斯解吸量之和就是瓦斯含量Qm，即Qm=Q1+Q2+Q3。
2.2 直接测定瓦斯含量装备
直接测定瓦斯含量采用重庆煤科分院生产的DGC型煤层瓦斯含量直接测定装置，该装置主要包括井下测定系统和地面测定系统两部分，井下测定包括钻孔取芯、井下瓦斯解吸量及速度测定；地面测定系统包括气体分析仪器、气样采取装置、煤样筒、煤样粉碎系统、容积测量装置、煤芯取样设备、水分测定设备，附属仪器以及附属设施等部分组成。
2.3 直接测定瓦斯含量方法
2.3.1 瓦斯损失量的测定
煤芯瓦斯损失量无法直接测定，只有根据瓦斯解吸规律，通过测定初期瓦斯解吸速度，通过数据拟合计算得出。为了测定和计算方便，将煤芯在不同时刻的瓦斯解吸累计量作为测定参数，根据暴露初期瓦斯解吸累计量与时间的函数关系，计算煤芯在暴露时间内的瓦斯损失量。
根据相关研究结果，煤芯在初始阶段暴露时间内，累计瓦斯解吸体积与煤样瓦斯解吸时间存在如下关系：
V：k(t0+t)a
式中：V-煤芯自取芯开始时至t0+t时刻总的瓦斯解吸体积，mL；to-测定煤芯解吸速度前的暴露时间，min；t-解吸测定时间，min； k-比例常数；a-解吸特征参数。
显然，瓦斯损失体积V1为
V1=Kt0a
则试验测定的瓦斯体积V2为：
V2=V-V1=k(t0+t)a-Vl
根据上式和实测数据拟合即可求出损失瓦斯体积V1，V1经温度、压力校正到标准状态后即可求出单位质量煤芯的瓦斯损失量Q。
2.3.2 煤芯瓦斯解吸量的测定
煤芯瓦斯解吸量以实测数据为准，即井下测定的煤芯瓦斯解吸体积V21。和实验室在粉碎前测定的煤芯瓦斯解吸体积V22，将这两部分换算成标准状态下瓦斯解吸体积，然后相加，进一步计算出单位质量的煤芯瓦斯解吸量Q2。
2.3.3 粉碎瓦斯解吸量的测定
粉碎瓦斯解吸量测定在实验室进行。通过粉碎装备对煤样进行粉碎，同时测定粉碎过程中自然解吸瓦斯量，计算出单位质量的粉碎瓦斯解吸量Q3。
2.4 直接测定瓦斯含量步骤
2.4.1 准备工作
（1）设备及工具：Φ94mm金刚石复合片钻头、取芯管、煤样筒、井下解吸仪、大气压力表（有温度计的空盒气压计）、秒表、机械手表、小扳手（12-14mm）、大扳手（34-36mm）、乳胶管（5×10、长度＞500mm）、记录表和笔。
（2）取芯管提前运到施工地点。
（3）取样时到现场立即将井下解吸仪装满水，悬挂于安全且方便操作的地方，调整充水至0的刻度位置。
（4）将煤样筒的阀门打开，旋松煤样筒的盖子。
2.4.2 钻孔取样
（1）本层钻孔取样：用Ф94mm钻孔施工到预定位置，冲洗（吹）孔内钻屑，撤钻头上取芯管，送钻至预定位置，再次冲洗（吹）孔内钻屑，开始取芯钻进，钻进长度为500mm左右。取芯钻进期间，为保证煤芯结构，关闭压风或水。
（2）制样：撤钻，将煤样前段的矸石清除后，将取芯管的煤样倒在煤样筒内，后段的钻屑（不是预定位置的煤样）清除，煤样筒内留一横指高度空间不装满(但最少不低于500g），加密封圈旋紧，连接井下解吸仪。
2.4.3 井下瓦斯解吸量测定
（1）首先将井下解吸仪底塞打开灌水至适当刻度（根据煤层瓦斯含量大小确定），放入密封垫圈后拧紧底塞。
（2）在井下解析仪灌水过程务必注意防止密闭垫圈丢失；灌水时要底座口朝上，待灌水完毕并上紧底塞后要立即倒置井下解析仪，使底座朝下并观察底塞是否有漏水现象。
（3）解析仪灌水完毕并检漏后将起悬挂，用乳胶管一端连接解析仪进气嘴，一端待煤样筒装入煤样后连接煤样筒出气嘴。
（4）打开煤样筒盖，准备煤样的装入；打开煤样筒盖上阀门检查出气嘴是否有堵塞的现象，检查完毕无误后关紧阀门，与“O”型密封圈一起放置一旁以便随时取用。
（5）将矿用大气压力表和温度计取出暴露在空气中，待读数稳定后读取大气压力（kPa）和温度计读数（℃）