【正文】 煤層瓦斯流動難易程度的標志，測定煤層瓦斯透氣性系數(shù)與測定瓦斯壓力、流量一樣，都是很重要的。 bpeKK ?? 076 二、鉆孔徑向流量法基本假設(shè) 1）在鉆孔瓦斯流動范圍內(nèi)，煤層均質(zhì)且各向同性； 2）鉆孔直垂貫穿煤層（偏角 ≯ 30176。這個學說是雷延智在 1867年提出來的，他認為“破碎所消耗的功 (A)與破碎物料所增加的表面積 (ΔS)的ｎ次方成正比”即 以單位重量物料所增加的表面積而論，則表面積與粒子的直徑 D成反比 DDDS 132?? nSA )( ??86 一、落錘法測定原理 設(shè) Dq與 Dh分別表示物料破碎前后的平均尺寸，則面積就可以用下式表示： 式中： K—— 比例常數(shù)，與物料的強度 (堅固性 )有關(guān)。煤樣采出后應(yīng)及時用紙包上并浸蠟封固 (或用塑料袋包嚴 )，以免風化； 2) 煤樣要附有標簽，注明采樣地點、層位、時間等； 3) 在煤樣攜帶、運送過程中應(yīng)注意不得摔碰； 4) 把煤樣用小錘碎制成 20～ 30mm的小塊，用孔徑為 20或 30mm的篩子篩選； 5) 稱取制備好的試樣 50g為一份，每 5份為一組，共稱為取三組。 測定平行樣 3組 (每組 5份 )，取算數(shù)平均值，計算結(jié)果取一位小數(shù)。 制樣 97 三、 測定步驟 1) 把 2個試樣用漏斗分別裝入△ p測定儀的 2個試樣瓶中 。 c）將裝有樣品的器皿放人濕度平衡的干燥器中，干燥器底部裝有足最的硫酸鉀過飽和溶液，每隔 24 h稱量一次，直到相鄰兩次稱量變化不超過試樣質(zhì)量的 2％。 111 六、 相關(guān)計算 煤樣體積計算 式中： Vs—— 煤樣的體積， (cm3)； p1 —— 平衡后壓力， (MPa)； p2—— 參考缸初始壓力， (MPa)； p3—— 樣品缸初始壓力， (MPa)； n —— 平衡后溫度， (K)； T2—— 參考缸初始溫度， (K)； T3—— 樣品缸初始溫度， (K)； V1—— 系統(tǒng)總體積， (cm3)； V2—— 參考缸體積， (cm3)； V3—— 樣品缸體積， (cm3)； Zl—— 平衡條件下氣體的壓縮因子； Z2—— 參考缸初始氣體壓縮因子； Z3—— 樣品缸初始氣體的壓縮因子。因此，我們測定鉆孔瓦斯涌出初速度時，封孔測定工作必須在 2min內(nèi)完成，讀數(shù)時間在打眼后 2min進行較為理想。 (3)用彈簧稱或量杯稱量每米鉆孔鉆粉量的重量或體積。 前述四項工作要求在 2min內(nèi)完成。 a —— 吸附常數(shù)，表示最大吸附量， (cm3/g)； b —— 吸附常數(shù)， 1/PL， (MPa1)。 110 五、 吸附等溫線的測定 抽真空 充氣罐（定量罐）充瓦斯 吸附罐充瓦斯（定量） 打開閥門，向吸附罐及其管路系統(tǒng)抽真空，真空值到達 4Pa時停止。 b）按照 GB／ T 474制取粒度為 mm～ mm(60目～ 80目 )的煤樣 200 g。 95 一、儀器設(shè)備及用具 變?nèi)葑儔菏? 變?nèi)葑儔菏? 固定空間 試樣瓶 三通閥 U型汞柱計 壓力傳感器 試樣瓶 固定空間 △ p測定儀器原理圖 96 二、 采樣與制樣 在煤層新暴露面上采取煤樣 250g，地面打鉆取樣時取新鮮煤芯 250g。 當 l＜ 30mm時，第一組試樣作廢，每份試樣沖擊次數(shù) n改為 5次，按以上步驟進行沖擊、篩分和測量，仍以每 5份作一組，測定高度 l。 對于煤來說，我們將破碎功固定（重錘質(zhì)量、抬升高度、沖擊次數(shù)），則破碎比 i就反映了煤的堅固性。煤層厚度（鉆孔見煤長度） L=，鉆孔半徑r1=，卸壓至測定瓦斯流量的時間 t=44d，鉆孔瓦斯流量Q=，卸壓后鉆孔瓦斯壓力 p1=，試求煤層透氣性系數(shù) λ。 74 一、概述 煤層透氣性系數(shù)的影響因素 1）煤的孔隙結(jié)構(gòu) ~1μm 中孔 —— 瓦斯緩慢滲透區(qū) 1~100μm 大孔 —— 瓦斯快速層流滲透區(qū) 1000μm 可見孔、裂隙 —— 瓦斯層流、紊流混合滲透區(qū) 2）煤層裂隙和斷裂 構(gòu)成了煤層宏觀孔隙，大大增加了煤層的透氣性。 69 四、間接測定方法 2. 根據(jù)瓦斯涌出量間接測定瓦斯壓力 ???????VQXQ/殘采空回采掘ΣQ —— 采區(qū)總瓦斯涌出量， m3； Q掘 —— 掘進工作面的總瓦斯涌出量， m3 ； Q回采 —— 回采面的總瓦斯涌出量， m3 ；； Q采空 —— 采空區(qū)的總瓦斯涌出量， m3 ； Q殘 —— 殘存在運出采區(qū)煤炭中的瓦斯量， m3 ； X —— 采區(qū)內(nèi)煤的平均瓦斯含量， m3/m3； —— 采區(qū)內(nèi)煤的總體積， m3 。 L112m. 封孔深度 L1Rx。 測壓地點的選擇 61 三、直接測定法的關(guān)鍵技術(shù) 1）鉆孔 直徑 宜為 φ65~ φ95mm。的上向或下向測壓孔 優(yōu)點： 操作簡單 缺點： 水泥砂漿具有一定收縮性 收縮線 50 二、直接測定方法 聚氨酯封孔 適用性： 可用于任何角度的測壓孔 優(yōu)點： 具有發(fā)泡膨脹性，充填效果好 缺點： 造價高，操作難度較大 軟膠囊聚氨酯式 麻布聚氨酯式 51 二、直接測定方法 黑白料配比 1： 1： 1： 1： 1： 1： 1： 透氣壓力 / MPa 聚氨酯封孔 配比 1： 1： 1： 1： 1： 1： 1： 膨脹倍數(shù) 膨脹開始時間／ min 2 2 3 4 7 6 不同配比聚氨酯膨脹倍數(shù)和膨脹時間 不同配比聚氨酯透氣性能 52 二、直接測定方法 機械式膠圈封孔器 適用性： 可用于任何角度的測壓孔 優(yōu)點： 采用機械螺旋壓緊膠圈的方式，操作方便，設(shè)備簡單 缺點： 孔壁不光滑時，膠圈與孔壁接觸不嚴，易漏氣 53 二、直接測定方法 充液式膠圈封孔器 適用性： 可用于任何角度的測壓孔 優(yōu)點： 采用液壓的方式充漲膠囊，可采用手動加壓，操作方便，設(shè)備簡單。 根據(jù)瓦斯含量系數(shù) α推算瓦斯含量 ??? ???????GppppGVQp)())((212121044 四、間接測定方法 方法要點： 1）煤壁暴露 30min后，從煤層頂板 底板取小煤樣，裝入罐內(nèi)到實驗室作殘存瓦斯含量； 2）當煤壁暴露時間 ≥30min時，應(yīng)剝離煤壁表面 ，再取樣裝罐； 3）根據(jù)殘存含量分級按下式計算： 當 Wc＜ 3m3/t時： 當 Wc≥3m3/t時： 根據(jù)殘存瓦斯含量推算瓦斯含量 00???ccWWWW45 第二章：煤層瓦斯壓力測定 煤層孔隙中所含的游離瓦斯呈現(xiàn)出來的壓力。 40 四、間接測定方法 式中： V1—— t =1min 時的瓦斯解吸速度， m3/min。 三、直接測定方法 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實驗室測定 —— 真空脫氣法 30 三、直接測定方法 3）煤樣粉碎及粉碎后脫氣 ： 1）煤樣從密封罐內(nèi)倒出，裝入球磨罐中，確保密封性良好； 2）球磨罐安裝到球磨機上進行煤樣粉碎； 3）粉碎后煤樣進行真空脫氣； 4）稱重，進行工業(yè)分析。 式中： qt— t時間的瓦斯解吸速度， cm3/min； q0— t=0時的瓦斯解吸速度， cm3/min； q1— t=1時的瓦斯解吸速度， cm3/min； t— 瓦斯解吸時間， min； n— 瓦斯解吸速度衰減系數(shù)， 0n1。 4）為避免送往實驗室期間罐內(nèi)壓力上升漏氣， 升井后在地面再解吸 24h，只記總解吸量； 5）詳細記錄解吸時溫度、氣壓等參數(shù)。 ?00TppTVX py ?第一章：煤層瓦斯含量測定 瓦斯含量構(gòu)成損失量現(xiàn)場解吸量粉碎前真空脫氣量粉碎后真空脫氣量一、方法分類 方法分類 技術(shù)要點與技術(shù)關(guān)鍵 直接 測定法 簡接 測定法 技術(shù)要點： 根據(jù) 瓦斯壓力 、吸附常數(shù)（ a,b值）、煤質(zhì)參 數(shù)等，按照公式計算煤層瓦斯壓力的方法。 粉碎后自然解吸瓦斯量 natural desorption gas content during minution 在常壓狀態(tài)下，煤樣在粉碎機中粉碎到 95%以上煤樣粒度小于 0 25 mm時所解吸的瓦斯量。 解析法： 將 進行線性回歸，得到線性擬合方程： ，則擬方程中 V’ 損 即為總損失量。 三、直接測定方法 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實驗室測定 —— 真空脫氣法 27 調(diào)整量筒液面 高度。 煤中瓦斯含量的相關(guān)計算 35 三、直接測定方法 2）實驗脫氣脫氣量（標準解吸量） ： 00 )()(2010TT VpCpTV ????????式中： V’ T0—— 換算為標準狀態(tài)下的氣體體積， cm3； VT0 —— 實驗室溫度為 T0，大氣壓為 p1條件下管內(nèi)氣體體積， cm3； P1—— 大氣壓力， kPa； C0—— 氣壓計溫度， ℃ ； T0—— 實驗室溫度， ℃ ； p2—— TW 時水的飽和蒸汽壓， kPa。 根據(jù)瓦斯含量系數(shù) α推算瓦斯含量 ?? pW ?042 四、間接測定方法 瓦斯含量系數(shù)測定法： 1）新鮮煤壁上用煤電鉆取樣裝罐； 2）向罐內(nèi)充 CH4至 ； 3）在恒溫水槽內(nèi)吸附平衡 8h，記錄瓦斯壓力為 p1； 4）放出一部分罐內(nèi)瓦斯，記錄放出氣體體積為 Q12； 5）在恒溫水槽內(nèi)放置 8h后，記錄壓力為 p2； 6）按下式計算瓦斯含量系數(shù) α。 技術(shù)關(guān)鍵： 封孔技術(shù)。 5）其他工具： 管鉗、扳手、剪刀、皮尺、水桶、螺絲刀、等 59 三、直接測定法的關(guān)鍵技術(shù) 1）測定地點應(yīng)優(yōu)先選擇在 石門 或 巖巷 中