【正文】 ???81 四、鉆孔徑向流量法計(jì)算步驟 計(jì)算步驟 —— 試算法 1）計(jì)算 q： 2）求 A、 B值： 3）求 λ： 選任意公式計(jì)算 λ 4）校驗(yàn)： F0在所選 λ公式 對(duì)應(yīng)的 F0范圍內(nèi) F0=B λ 根據(jù) F0重新選擇 λ公式 計(jì)算結(jié)果正確 Yes No q:鉆孔煤壁單位面積瓦斯流量， m3/ 82 四、鉆孔徑向流量法計(jì)算步驟 例子 [例 ] 某煤層實(shí)測(cè)瓦斯壓力 p0=4MPa，瓦斯含量系數(shù) α= m3/m3），在瓦斯流場(chǎng)內(nèi)煤厚不變； 3）煤層頂、底板不漏氣且不含瓦斯； 4）鉆孔前煤層瓦斯壓力為原始瓦斯壓力，鉆開后為大氣壓； 5）瓦斯在煤層中流動(dòng)符合達(dá)西定律。 75 一、概述 煤層透氣性系數(shù)的影響因素 4）地應(yīng)力 煤層地應(yīng)力越大，滲透性越?。幻簩訚B透率與承受壓力的關(guān)系： 式中： K— 承壓煤層的滲透率， cm3； K0— 未承壓煤層滲透率， cm3； b— 經(jīng)驗(yàn)常數(shù)， MPa1； p — 煤層承受的壓力， MPa。 3）水分 煤層注水后，中的孔隙被水分占據(jù)，阻礙煤層瓦斯流動(dòng)，滲透率減小。 數(shù)學(xué)推到方法合理，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方便，計(jì)算簡(jiǎn)單。在井下直接測(cè)定煤層透氣性系數(shù)的方法中以中國(guó)礦院大學(xué)法較為簡(jiǎn)便。 根據(jù)已開采深度范圍內(nèi)瓦斯壓力與開采深度的關(guān)系，估算未開采深度的瓦斯壓力值。 V70 四、間接測(cè)定方法 3. 根據(jù)殘存瓦斯含量推算瓦斯壓力 0 )( tXfp c ，每次釋放時(shí)間均為?p —— 煤層原始瓦斯壓力， MPa； Xc—— 不同壓力飽和吸附下，釋放時(shí)間為 t0時(shí)的殘存瓦斯含量， m3 。 68 四、間接測(cè)定方法 1. 根據(jù)原始瓦斯含量推算瓦斯壓力 ?? PMMAbPabPXadadad 1011001001 ????????X—— 煤層瓦斯含量， m3/t； a —— 煤的瓦斯吸附常數(shù)， m3/t； b —— 煤的瓦斯吸附常數(shù)， MPa1； p —— 煤層原始瓦斯壓力， MPa； Aad—— 煤的通風(fēng)干燥基灰分， %； Mad—— 煤的通風(fēng)干燥基水分， %； π—— 煤的孔隙率， %； γ—— 煤的容重， t/m3。與含水層連通時(shí)，廢孔，按規(guī)定封孔； 未與含水層連通時(shí)， 水平和下向孔 不修正， 上向孔 可用下式修正水的影響： a） V管 V水 V管 +V室 時(shí)： b） V水 ≥ V管 +V室 時(shí)： c） 0V水 V管 時(shí)： 5）煤層絕對(duì)瓦斯壓力： 三、直接測(cè)定法的關(guān)鍵技術(shù) 注意事項(xiàng) 67 四、間接測(cè)定方法 根據(jù) 煤層瓦斯流動(dòng)的規(guī)律 、 煤層透氣性系數(shù) 、瓦斯解吸規(guī)律 、 煤層瓦斯含量系數(shù)曲線 、在測(cè)壓地點(diǎn)附近測(cè)定的煤層 瓦斯涌出量 或統(tǒng)計(jì)采掘中的涌出量等參數(shù)，計(jì)算推測(cè)出需要測(cè)定地點(diǎn)的瓦斯壓力。 P t P t 壓力恢復(fù)曲線 壓力恢復(fù)曲線 壓力測(cè)定 65 三、直接測(cè)定法的關(guān)鍵技術(shù) 2）被動(dòng)測(cè)壓 1）無(wú)需壓力補(bǔ)償； 2）至少天班觀測(cè)一次壓力表； 3）觀測(cè)時(shí)間一般為 20~30d； 4）觀測(cè)的 P變化較大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)縮短觀測(cè)間隔時(shí)間。 L1。 L1L2。 2）注漿封孔按下式計(jì)算： L—— 鉆孔深度； D—— 鉆孔直徑； θ—— 鉆孔傾角； L1—— 最小封孔深度 。 4）鉆孔施工好后，應(yīng)立即用壓風(fēng)或清水 清洗 鉆孔，清除鉆屑，保障鉆孔暢通； 5）在鉆孔施工中應(yīng) 準(zhǔn)確記錄 鉆孔 方位 、 傾角 、 長(zhǎng)度 、鉆孔開始 見煤長(zhǎng)度 及鉆孔在 煤層中的長(zhǎng)度 ，鉆孔 開鉆時(shí)間 、 見煤時(shí)間 及 鉆畢時(shí)間 ； 6）鉆孔施工前應(yīng)制定詳細(xì)的 技術(shù)及安全措施 （包括測(cè)壓觀測(cè)期間所應(yīng)采取的技術(shù)及安全措施）。 鈷孔長(zhǎng)度 應(yīng)保證測(cè)壓所需的 封孔深度 。石門揭煤瓦斯壓力測(cè)定鉆孔的布置按《防止煤與瓦斯突出規(guī)定》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行； 7）瓦斯壓力測(cè)定地點(diǎn)應(yīng)選擇在 進(jìn)風(fēng)系統(tǒng) ， 行人少 且便于安設(shè)保護(hù)柵欄的地方。 5）其他工具： 管鉗、扳手、剪刀、皮尺、水桶、螺絲刀、等 59 三、直接測(cè)定法的關(guān)鍵技術(shù) 1）測(cè)定地點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先選擇在 石門 或 巖巷 中，選擇巖性致密的地點(diǎn)，且無(wú) 斷層 、 裂隙 等 地質(zhì)構(gòu)造 處布置測(cè)點(diǎn)，其瓦斯賦存狀況要具有 代表性 ； 2）測(cè)壓鉆孔應(yīng)避開 含水層 、 溶洞 ，并保證測(cè)壓鉆孔與其距離不小于 50m； 3）對(duì)于測(cè)定煤層 原始瓦斯壓力 的測(cè)壓鉆孔應(yīng) 避開采動(dòng) 、 瓦斯抽采 及其他人為 卸壓影響 范圍，并保證測(cè)壓鉆孔與其距離不小于 50 m； 4）對(duì)于需要測(cè)定煤層 殘存瓦斯壓力 的測(cè)壓鉆孔則根據(jù)測(cè)壓目的的要求進(jìn)行測(cè)壓地點(diǎn)選擇； 測(cè)壓地點(diǎn)的選擇 60 三、直接測(cè)定法的關(guān)鍵技術(shù) 5）選擇測(cè)壓地點(diǎn)應(yīng)保證測(cè)壓鉆孔有足夠的 封孔深度 (穿層測(cè)壓鉆孔的見煤點(diǎn)或順層測(cè)壓鉆孔的測(cè)壓氣室應(yīng)位于巷道的卸壓圈之外 )，采用 注漿封孔 的上向測(cè)壓鉆孔傾角應(yīng) 不小于5176。 3）封孔材料： a）黃泥： 將質(zhì)地致密可塑性好的黏土制成外部半干內(nèi)濕軟的黃泥； b）水泥： 牌號(hào)不低于 425號(hào)； c）粘液： 由化學(xué)糨糊粉（淀粉 +防腐劑）：水 =1:16，用于裂隙 ≯ 4mm；裂隙較大時(shí)應(yīng)加入填料和骨料。 缺點(diǎn)： 孔壁不光滑時(shí)，膠圈與孔壁接觸不嚴(yán)；孔壁變形后封孔器難以取出。 49 二、直接測(cè)定方法 水泥砂漿封孔 適用性： 只可用于 45176。 技術(shù)關(guān)鍵： 封孔技術(shù)。 技術(shù)關(guān)鍵： 各種基礎(chǔ)參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)定。 迄今為止，我國(guó)測(cè)定最大瓦斯壓力： ，北票臺(tái)吉礦 550水平，埋深 729m； 世界實(shí)測(cè)最大瓦斯壓力： ，烏克蘭頓巴斯彼得羅夫深礦， 1425m。 ） p0— 大氣壓力， MPa； V — 罐容積， cm3； G— 煤樣質(zhì)量， g； γ— 煤的密度， g/cm3。 根據(jù)瓦斯含量系數(shù) α推算瓦斯含量 ?? pW ?042 四、間接測(cè)定方法 瓦斯含量系數(shù)測(cè)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(jì)算瓦斯含量系數(shù) α。 ）； p—— 煤層原始瓦斯壓力， MPa； γ—— 煤的密度， t/m3。 研究表明： 煤的瓦斯含量與 V1值呈線性關(guān)系，可表示： 式中： W —— 煤的瓦斯含量， cm3/g； A,B —— 回歸系數(shù)。 ?????????? adaddbMMAbabX1100100煤中瓦斯含量的相關(guān)計(jì)算 38 三、直接測(cè)定方法 5）煤層瓦斯含量計(jì)算 ： X=X1+X2+X3+X4 X=X1+X2+X3’ +X4’ +Xb 負(fù)壓脫氣法 常壓自然解吸法 式中： X —— 煤的瓦斯含量， cm3/g； X1 —— 取樣過程中的瓦斯損失量， cm3/g； X2 —— 煤樣現(xiàn)場(chǎng)解吸量， m3/g； X3 —— 粉碎前的脫氣量， cm3/g； X4 —— 粉碎后的脫氣量， cm3/g； X3’ —— 粉碎前的自然解吸量， cm3/g； X4’ —— 粉碎后的自然解析量， cm3/g； Xb —— 煤在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的不可解吸瓦斯量， cm3/g； 煤中瓦斯含量的相關(guān)計(jì)算 39 四、間接測(cè)定方法 1. 根據(jù)原始瓦斯壓力推算瓦斯含量 —— Langmuir法 ?? PMMAbPabPXadadad 1011001001 ????????X—— 煤層瓦斯含量， m3/t； a —— 煤的瓦斯吸附常數(shù)， m3/t； b —— 煤的瓦斯吸附常數(shù)， MPa1； p —— 煤層原始瓦斯壓力， MPa； Aad—— 煤的通風(fēng)干燥基灰分， %； Mad—— 煤的通風(fēng)干燥基水分， %； π—— 煤的孔隙率， %； γ—— 煤的容重， t/m3。 煤中瓦斯含量的相關(guān)計(jì)算 35 三、直接測(cè)定方法 2）實(shí)驗(yàn)脫氣脫氣量（標(biāo)準(zhǔn)解吸量） ： 00 )()(2010TT VpCpTV ????????式中： V’ T0—— 換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積， cm3； VT0 —— 實(shí)驗(yàn)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(jì)溫度， ℃ ； T0—— 實(shí)驗(yàn)室溫度， ℃ ； p2—— TW 時(shí)水的飽和蒸汽壓， kPa。記錄周圍環(huán)境的溫度、大氣壓力。 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 —— 真空脫氣法 31 三、直接測(cè)定方法 1）煤樣粉碎前常壓自然解吸 ： ① 緩慢打開煤樣罐閥門，隔一定時(shí)間記取一次瓦斯解吸量； ② 當(dāng)實(shí)測(cè)解吸瓦斯體積達(dá)到單根測(cè)量管最大量程 85％時(shí)，打開轉(zhuǎn)換手柄用第二欄測(cè)量管測(cè)量； ③ 當(dāng)解吸一段時(shí)間后，在 5 min內(nèi)玻璃管內(nèi)不再有氣泡冒出時(shí)解吸完畢，讀取并記錄解吸量管液面終止讀數(shù)。 三、直接測(cè)定方法 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 —— 真空脫氣法 29 向真空管抽真 空，將負(fù)壓轉(zhuǎn)為正壓，氣體導(dǎo)入量筒。 三、直接測(cè)定方法 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 —— 真空脫氣法 27 調(diào)整量筒液面 高度。 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 —— 真空脫氣法 25 啟動(dòng)真空泵， 向系統(tǒng)抽真空。 51015200 2 4 6 8 10 12解吸時(shí)間（ min ）解吸速度（m3/min）q t =20( 1+ t )0 . 3 5ntnt tqqtqq ?? ????? 10 or )1(采樣過程瓦斯損失量推算 q = 20 t0 . 3 557911131517190 2 4 6 8 10 12解吸時(shí)間（ min ）解吸速度（m3/min）21 三、直接測(cè)定方法 損失量計(jì)算 ： 式中： V’ 損 —— 煤樣損失瓦斯量， cm3；