煤层瓦斯含量（煤层瓦斯含量井下直接测定方法）

今天给各位分享煤层瓦斯含量的知识，其中也会对煤层瓦斯含量井下直接测定方法进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

本文目录一览：

• 1、煤层瓦斯含量及其测定方法
• 2、矿井煤层瓦斯含量的计算?
• 3、瓦斯含量及成分的分布规律

煤层瓦斯含量及其测定方法

5.3.1 瓦斯含量直接测定方法

1）密封式煤（岩）心采取器：这种仪器在钻孔内采取煤（岩）样的同时可利用出心接收器上、下两端的活门自动将煤样密封，使煤样在未脱气状态下提到地面，并保持气密状态送到实验室，然后通过测定和计算求出瓦斯含量。其方法是在实验室运用破碎、密闭加热和真空降压等方法，将煤样中的全部瓦斯（包括吸附瓦斯）抽出，测定抽出瓦斯的体积和成分，并用天平称出原始煤样和放气后煤样的质量，二者之差即为煤样中所含瓦斯的质量，最后经过计算求出单位质量煤中含有的瓦斯量。

2）集气式煤（岩）心采取器：这种采取器上部有一特制的集气室，可以在钻进和提升过程中收集从煤心中泄出的瓦斯。采样后应将装有煤心的采取器送交实验室，对集气室中的瓦斯量进行测定和分析，然后测定煤样的残存瓦斯量，最后计算出煤的瓦斯含量。

目前，上述两种仪器已在一些煤田地质勘探部门使用，但其使用和维护比较复杂，采样中的瓦斯损失不易估计；此外，薄煤层用这些仪器采样有一定困难，有时不够精确。

3）气测井法：利用半自动测井仪测定钻孔冲洗液中溶解的瓦斯量、煤池瓦斯量及钻屑中残存的瓦斯量。根据测得的总瓦斯量（即上述三者之和），除以钻进切除的煤量，得出煤层的瓦斯含量。

5.3.2 瓦斯含量间接测定法

（1）主要步骤

一般常用的是室内容量测定。其主要步骤是：将新鲜煤样密封送实验室，人工破碎至0.20～0.25mm；将破碎煤样在60℃和高真空条件下（压力为（1.3～1.3）×10－3Pa）抽气2～15 d；然后，进行甲烷气吸附试验，求吸附常数a值和b值；最后，换算出在标准压力（指要测定地点的压力）下每克煤的吸附瓦斯量。所计算出的瓦斯容量，可视为在给定条件下的煤层瓦斯含量。

（2）计算公式

根据已知的基本参数，利用朗格缪尔方程进行计算。

一般的计算公式

煤成（型）气地质学

式中：Wm为煤层瓦斯含量，m3/t；Wx为吸附瓦斯量（可燃基），m3/t；Wy为游离瓦斯量（可燃基），m3/t；a，b为吸附常数，取决于煤质，通过吸附试验求得，一般a值为20～70，b值为0.03～0.30；p为煤层瓦斯压力（绝对压力），Pa（计算时转换成at）；u为煤的孔隙率，%，计算公式为

煤成（型）气地质学

式中：ρ视为煤的视密度，g/cm3，计算公式为

煤成（型）气地质学

ρ真为煤的真密度，g/cm3，其计算公式为

煤成（型）气地质学

其中，ρw为水的密度，一般取1g/cm3；H2为煤中氢含量，%；Ma，d，Vdaf，Ad分别为煤的水分、挥发分和灰分含量，%。f是在0.005×0.25 H的静压力作用下单位体积煤的压缩百分比，H为计算地点的煤层埋藏深度，m；0.25 H为岩石静压力，Pa；0.005 为经验数值；中等变质程度的煤，压力为39.2 MPa时体积减小2%。

由于煤的水分、灰分、结构及地温、地压等的影响，需采用一系列校正系数参与计算，才能得到煤层瓦斯含量的更为精确的结果。其计算公式如下：

煤成（型）气地质学

式中：T0/Kpt为温度与压力对游离瓦斯量影响的校正值，T0＝273℃，Kpt为瓦斯压缩系数（可查表得出）；

K1为煤中灰分和水分影响的校正系数，其值为

煤成（型）气地质学

K2、K3为地温、地压对煤吸附影响的校正系数，其中

K2＝ enp－n

K3＝ 1－0.00001（90 ＋p）

，可查表得出；

煤成（型）气地质学

其中，t为测点的煤层实际温度，℃；t0为进行吸附试验时煤样的温度，℃；p为试验时的压力，at。

理想气体等温压缩的计算公式为

煤成（型）气地质学

式中：ρ为煤的密度，t/m3；Wx1为瓦斯压力为p、煤层温度为t条件下煤的吸附瓦斯量，m3/ m3。

上述公式表明，煤的吸附瓦斯量主要取决于煤层的瓦斯压力p和煤的吸附常数a、b，煤的游离瓦斯量主要取决于岩体的孔隙率和瓦斯压力。

（3）计算例题

已知某矿某煤层实测瓦斯压力为117.6×104Pa（13at），已测得煤的吸附常数 a ＝38.17，b＝0.079，孔隙率u＝6%，灰分Ad＝5%，水分Ma，d＝2%，煤的密度ρ＝1.3 t/m3，求该煤层的瓦斯含量。

解：将已知数据代入式（5.10）中，即

煤成（型）气地质学

（4）我国部分矿井的有关参数

现将我国部分矿井的有关参数列于表5.12中，以供参考。

表5.12 我国部分矿井有关参数值

①为唐家庄矿资料；②为阳泉三矿资料；③为王封矿资料。

5.3.3 经验公式法

在精度要求不高时，可用经验公式推算煤层的瓦斯含量。一个地区经验公式的建立，要做大量的研究工作。这是由于瓦斯含量涉及的因素很多，所得公式往往比较复杂，其适用范围也是有限的。现介绍几个计算煤层瓦斯含量的经验公式，以供参考。

（1）经验公式之一

在无测定条件和一般要求的情况下，可根据煤质化验数据，利用下列公式计算，即

煤成（型）气地质学

式中：a＝2.4＋0.21 Vdaf，b＝1－0.004 Vdaf，a、b也可查表得；en为温度系数（查表可得）；Kpt为在p，t条件下的瓦斯压缩系数。

（2）经验公式之二

煤成（型）气地质学

式中：B0为水分对煤吸附能力的影响系数，一般取1，其计算公式B0＝p/0.9792。

（3）经验公式之三

煤成（型）气地质学

式中：A、B、C为系数，查表可得；u空容为煤的空隙容积，m3/t；Wpt为相当于p、t条件下的瓦斯含量，m3/t。

5.3.4 图解法

国外一般是视煤的变质程度来确定煤层和瓦斯含量的（图5.11）。如已知其Vdaf值，则可从图上查得煤层瓦斯含量。这种方法看起来很简单，但对于影响瓦斯含量因素比较复杂的地域来说（如我国煤种多，构造复杂），单纯利用Vdaf值来确定瓦斯含量似显粗略，有时会带来误差。不过，在一定范围内这一方法可以借鉴。

图5.11 图解参考图

（据王大曾，1992）

1—苏里茨曲线（德国）；2—文介尔曲线（德国）；

3—斯柯夫曲线（荷兰）；4—巴尔巴拉曲线（波兰）

5.3.5 瓦斯含量的预测

瓦斯含量预测的一般方法是利用勘探地质或矿井地质已经掌握的瓦斯资料，找出与瓦斯含量最密切的相关因素，建立数学模型进行计算。例如，我国江西萍乡煤田龙潭组主采煤层，经分析研究发现，瓦斯含量与煤的挥发分和埋藏之间的相关程度最高，从而建立了以下数学模型：

Qh＝ 11.981 ＋0.014H－0.4202Vdaf

式中：Qh为瓦斯含量，cm3/kg；H 为预测地点的煤层埋深，m；Vdaf为煤体的挥发分值，%。

经验证明，在H＜800 m、Vdaf＞7%的情况下，这一公式完全通用；但超出这个范围则有误差。

此外，也可用相似条件比拟法，即根据已知的矿井（采区）情况，来预测与之条件相似矿井（采区）的瓦斯含量。

矿井煤层瓦斯含量的计算?

常用的瓦斯含量测定方法有两类:一类是直接测定法，即在打钻过程中，遇到煤层后用专用的密闭式岩芯取样器或普通取样器，提取煤样，在实验室内抽取其中所含瓦斯，再加上打钻、取样过程中逸散的瓦斯，除以试样的质量，就是该煤层的瓦斯含量了。另一类是计算法，即根据测定得到的煤层的瓦斯压力和温度，结合实验室的试验，计算煤层的游离瓦斯含量和吸附瓦斯含量之和，即为该煤层的瓦斯含量。

瓦斯含量及成分的分布规律

瓦斯含量的大小与煤的变质程度、煤岩成分、物理性质、结构、围岩、构造、埋藏深度等因素有关，众多的影响因素造成了瓦斯不同的储存、运移条件，导致煤层瓦斯含量分布的不均一性。根据搜集的资料，在顾桥井田使用抚研65-1型集气式瓦斯采取器，在13-1、11-2、8、6、4煤等6层煤中共取98层149个瓦斯煤样。根据瓦斯采样测试成果（表4.2所示），本区瓦斯地质及含量具有以下规律：

1）井田局域上可分为瓦斯风化带和沼气带，分界面大致在基岩面向下垂深160m左右。一般瓦斯风化带的甲烷成分＜50%，氮气＞30%，可燃气（分析基）＜2cm3/g；沼气带甲烷成分＞60%，可燃气含量＞2cm3/g。

2）煤的孔隙率越高，瓦斯含量越大；围岩岩性越致密，瓦斯含量越高；断层附近的瓦斯含量可能偏低；在同一层煤的平行样中上部样品瓦斯含量较高（统计中我们只采用了高值，而舍弃了低值）。

3）煤层埋藏加深，瓦斯含量有增加趋势；但矿区在－600m～－850m表现为较高含量异常。

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