煤层瓦斯基本参数测定方案

煤层瓦斯基本参数测定方案

二零一三年八月

目录

1 煤层瓦斯压力测定 (1)

1.1 测压操作步骤 (2)

1.2 瓦斯压力测定结果 (3)

2 煤层瓦斯含量测定 (3)

2.1 测定方法及过程 (3)

2.2 煤层瓦斯含量测定结果 (4)

3 煤层透气性系数测定 (6)

3.1 测定原理 (6)

3.2 测定方法 (7)

3.3煤层透气性系数计算结果 (8)

4 钻孔瓦斯流量衰减系数的测定 (8)

4.1 测定原理 (8)

4.2 测定方法 (9)

5 煤的破坏类型测定 (10)

6 煤的坚固性系数测定 (10)

6.1 仪器设备 (10)

6.2 煤样制取 (10)

6.3 测定步骤 (11)

6.4 数据计算 (11)

7 瓦斯放散初速度测定 (12)

7.1 仪器设备 (12)

7.2 煤样制取 (12)

7.3 测定步骤 (12)

7.4 数据计算 (13)

8 煤层瓦斯吸附常数测定 (13)

8.1 煤样制取 (13)

8.2 测定步骤 (14)

8.3 试验结果输出 (16)

9 煤层瓦斯钻屑指标测定 (16)

9.1 钻屑量测定 (16)

9.2 钻屑瓦斯解吸指标测定 (16)

煤层瓦斯基本参数的测定主要包括煤层瓦斯压力、含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、煤的破坏类型、坚固性系数、放散初速度、瓦斯吸附常数、煤层瓦斯钻屑指标、钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯抽采参数的测定。煤层瓦斯基本参数的测定，可以为矿井瓦斯防治和瓦斯抽采提供基础参数支持，同时可以指导瓦斯管理，采取有效的瓦斯治理安全技术措施，合理使用煤矿瓦斯治理的资源，减少瓦斯管理及治理费用的浪费，确保煤矿的安全生产。

1 煤层瓦斯压力测定

煤层瓦斯压力测定的钻孔布置在岩石巷道，均为穿层钻孔，封孔方式和测压方法严格执行《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》（AQ/T 1047-2007）的有关规定。采用注浆封孔测压法，封孔材料为水泥浆加速凝剂、膨胀剂等，利用压风将密封罐的水泥浆注入钻孔，测压方式为被动测压法，即钻孔封孔完成后，等待被测煤层瓦斯的自然渗透达到瓦斯压力平衡后，测定煤层瓦斯压力。

首先在距被测煤层一定距离的岩巷打孔，孔径一般取直径φ75mm以上，钻孔最好垂直煤层布置，成孔后在孔安设测压管，然后对钻孔进行封孔（>10m）；封孔后，安设压力表开始测压。前两个小时每30分钟记一次压力指示值，测压的前三天，需要每天记录一次压力表的指示值；以后每隔两天记录一次压力表的指示值。当压力表的压力指示值连续四天没有变化时，其压力即为煤层原始瓦斯压力，压力测定结束，即可进行煤层透气性系数测定。封孔方式采用水泥砂浆封孔，穿层钻孔的封孔方式示意图如图1所示：

下向孔上向孔

1煤层2钻孔3水泥砂浆4测压管5挡盘6注浆管7返浆管8压力表9三通10球阀11放水器12注浆泵13水泥砂浆池14挡板

图1 测压钻孔注浆封孔示意图

封孔长度取决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。成孔以后，将测压管和注浆管连同圆楔形木塞一起置于测压钻孔之中，并将木塞在孔口紧固。水泥沙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，水泥与沙子的配比为1：2.5。为避免水泥沙浆凝固后出现收缩现象，也可在普通水泥中按重量加入少量的水泥膨胀剂。封孔长度应在10m以上；经24小时凝固，安设截止阀和压力表开始测压。

钻孔施工采用ZY750型液压钻机。钻孔要穿过煤层，并进入煤层顶板或底板，穿入顶（底）板深度0.5m，具体操作时以钻孔不再排煤粉，开始排岩粉为准。

1.1 测压操作步骤

①当钻孔即将见煤，穿透煤层以及清洗钻孔，排除孔中积水和岩屑，都要详细记录参数（开孔及终孔时间、方位角、倾角、孔深、煤厚）。

②测压人员要及时组装测压管，尽快封闭测压孔。测压管的安装长度视钻孔深度而定，一般应尽可能靠近煤层。

③测压人员将测压管下至预定位置时，为了保证测压管不漏气，在管连接口处，缠上适量的生胶带。

④在孔口上打上防滑楔，以保安全。

⑤注浆人员将搅拌均匀的水泥沙浆倒入喷浆罐，数量可占其容积的三分之二，将罐盖压紧，然后把注浆管插入钻孔中，采用压气封孔时，借助喷浆罐将水泥沙浆由孔口向孔底逐渐充填，直至注满为止。

⑥待凝固24小时后，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胶带。

⑦安装压力表后，及时观察前二个小时压力值变化，每30分钟记录一次。

⑧在整个测压过程中，前三天，每天记录2至3次压力值，以后每天要观察记录一次压力值的数据，若发现有异常情况要及时分析处理。

⑨如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。

1.2 瓦斯压力测定结果

测压钻孔密封装表后，定时观察和记录瓦斯压力，并仔细检查漏气情况，观测时间不少于20～30d，如瓦斯压力在3d变化小于0.015MPa，则可认为这个稳定的压力就是煤层瓦斯压力。煤层瓦斯压力测定结果记录表如表1所示：

表1 煤层瓦斯压力测定记录表

2 煤层瓦斯含量测定

煤层瓦斯含量是单位体积或重量的煤体中所含的瓦斯量（换算为标准状态），常用m3/t或m3/m3作为计量单位。煤层瓦斯含量是煤层瓦斯的主要参数，直接、准确测定煤层瓦斯含量，用于矿井采掘部署、开拓延伸设计、煤层瓦斯赋存规律研究、瓦斯涌出量预测、瓦斯抽采效果评价、煤层气资源评价、突出危险性区域预测及区域验证等方面。

2.1 测定方法及过程

采用DGC型瓦斯含量直接测定装置测定瓦斯含量，测压孔见煤后，停钻取样，开始测量瓦斯含量井下解析。具体测定过程如下：

①打钻遇煤前采样人员到达采样现场，准备好取芯钻头、取芯管HF-5型解析仪、煤样罐、秒表、扳手、夹子、大气压力表、铁桶或塑料桶一个（盛水）。

②钻孔遇煤后，采用直径为Φ73mm岩芯管采取煤芯。

③钻煤完后，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。控制这段时间在2min之。煤芯中混合有夹矸及杂物时给予剔除。注意煤样不得用水清洗，保存原状装罐，也不要去压实。煤样距罐口留10mm的间隙最好，煤样约400g左右。

④将煤样罐与HFJ-5型解吸仪连接进行现场解吸（如图2所示），其步骤为：将仪器倒立，拧开灌水口塞子，用手指堵住出水口和进气口，将仪器部量筒装满水至螺纹以上，排出筒气泡后拧紧塞子，将仪器正立，松开手指，然后将仪