第5章 瓦斯抽采参数的测定及计算

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1、1手 机：13939103988， 15738522063固 话：0391-3987919办公室：210， 503 E-mail：， 主讲：王兆丰(研究员) 安丰华(博士)2本章要求掌握：本章要求掌握：1. 1. 煤层瓦斯压力主要测定方法煤层瓦斯压力主要测定方法2. 2. 煤层瓦斯含量主要测定方法煤层瓦斯含量主要测定方法3. 3. 瓦斯涌出量预测方法瓦斯涌出量预测方法4. 4. 煤层透气性系数测定步骤煤层透气性系数测定步骤5. 5. 瓦斯流量测定方法瓦斯流量测定方法3内容提要内容提要一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定二二 、煤层瓦斯含量测定、煤层瓦斯含量测定三三 、瓦斯涌出量的测定和计

2、算、瓦斯涌出量的测定和计算四四 、煤层透气性的测定及计算、煤层透气性的测定及计算五五 、管路及钻孔瓦斯流量的测定及计算、管路及钻孔瓦斯流量的测定及计算六、瓦斯抽采效率的测定及计算六、瓦斯抽采效率的测定及计算4一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定煤层瓦斯压力是指煤层孔隙内气体分子自由热运动所产煤层瓦斯压力是指煤层孔隙内气体分子自由热运动所产生的作用力，由游离瓦斯形成，即瓦斯作用于孔隙壁的生的作用力，由游离瓦斯形成，即瓦斯作用于孔隙壁的压力。压力。煤层瓦斯压力是评价煤层突出危险性与决定煤层瓦斯含煤层瓦斯压力是评价煤层突出危险性与决定煤层瓦斯含量的一个重要指标。量的一个重要指标。煤层瓦斯压力是

3、测定方法可分为煤层瓦斯压力是测定方法可分为间接测压法间接测压法和和直接测压法直接测压法。 迄今为止，我国测定最大瓦斯压力：迄今为止，我国测定最大瓦斯压力：8.25MPa，北票台吉，北票台吉矿矿-550水平，埋深水平，埋深729m； 世界实测最大瓦斯压力：世界实测最大瓦斯压力：13.6MPa，乌克兰顿巴斯彼得罗，乌克兰顿巴斯彼得罗夫深矿，夫深矿，1425m。5一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定6一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定+掘回 采采 空残 余QQQQQXQVp瓦斯含量公式瓦斯含量公式/曲线曲线7一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定8一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯

4、压力测定PQ9一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定10一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定pkH11一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定 由岩层或煤层巷道中向预定测压地点打一钻孔向预定测压地点打一钻孔，然后从钻孔中引出一引出一个测压管个测压管（测压装置），再将钻孔密闭封堵，用压力表用压力表与测压管（测压装置）连接，测出压力。 关键：钻孔封孔质量关键：钻孔封孔质量1、黄泥封孔、黄泥封孔2、水泥砂浆封孔、水泥砂浆封孔3、聚氨酯封孔、聚氨酯封孔6、胶圈、胶圈-粘液封孔器粘液封孔器7、囊带式封孔器、囊带式封孔器4、机械式胶圈封孔器、机械式胶圈封孔器5、充液式胶圈封孔器、充液式胶圈封孔

5、器充填封孔法充填封孔法封孔器法封孔器法封封孔孔法法方方法法压压力力恢恢复复方方法法主动测压法主动测压法被动测压法被动测压法主动式封孔主动式封孔被动式封孔被动式封孔12一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定被动式封孔测压被动式封孔测压三步骤三步骤三三钻孔钻孔钻孔工具1.钻孔直径小一些较好，一般为45-60mm，不超过75mm2.打钻工具要求轻便稳定、震动小3.在煤层中打眼严禁压力水冲洗钻孔，防止煤壁受到破坏钻孔位置1.测定地点应优先选择在石门或岩巷中，选择岩性致密的地点，且无断层、裂隙等地质构造处布置测点，其瓦斯赋存状况要具有代表性。2.钻孔位置要考虑钻机本身操作要求及钻杆抽出钻孔方法煤层中

6、钻孔不宜过快，防止卡钻事故封孔封孔测压测压清理钻孔可使用压缩空气吹扫或清孔小铲送入测压装置测压管一般为4-8mm紫铜管钻孔封孔多种封孔方式13一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定被动式封孔测压被动式封孔测压三三填料封孔法（黄泥、黏土封孔）填料封孔法（黄泥、黏土封孔） 填料法封孔的优点：不需要特殊装置，不干裂，不收缩，密封性好。缺点是：人工封孔长度短，费时费力 14一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定被动式封孔测压被动式封孔测压三三注浆封孔法注浆封孔法注浆封孔测压法是目前应用最广泛的一种封孔方法，适应于井下各种情况下的封孔。缺点：水泥砂浆具有一定收缩性。操作步骤：1 测压孔穿透煤层并

7、清除岩粉和积水后，将导气管（一般采用铜管、高压软管或无缝钢管）下至预定位置（挡盘距煤层约0.5m）2 打开喷浆罐，将搅拌均匀的水泥砂浆倒入罐内，数量可占其容积的2/3，将罐压紧，然后把注浆管插入钻孔中（注浆管前端不能接普通塑料管和铁管，以免在喷注过程中产生静电和火花引燃孔中瓦斯）打开压气阀门，把砂浆注入孔中，直至注满为止。15一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定被动式封孔测压被动式封孔测压三三胶圈封孔器胶圈封孔器优点：简单易行，封孔器可重复使用；缺点是封孔深度小，且要求封孔段岩石必须致密、完整。16一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定主动式封孔测压主动式封孔测压胶圈胶圈压力黏液封孔

8、器压力黏液封孔器 胶囊胶囊压力黏液封孔器压力黏液封孔器 “两堵一注两堵一注”囊袋式带压封孔囊袋式带压封孔破裂区破裂区塑性区塑性区弹性区弹性区原始区域原始区域 煤层瓦斯压力测定过程中常常碰到封孔段围岩（煤层）破碎的情况，裂隙的发育容易造成漏气泄压，此时用常压封孔难以封堵围岩裂隙，需要采用带压封孔技术来解决。 17一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定主动式封孔测压主动式封孔测压三三胶圈胶圈压力黏液封孔器压力黏液封孔器优点：一是增大了封孔段的长度；二是压力黏液可渗入封孔段岩（煤）体的裂隙，增大了密封效果。 18一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定主动式封孔测压主动式封孔测压三三胶囊胶囊压

9、力黏液封孔器压力黏液封孔器 由于胶囊的弹性大，与孔壁可全面紧密接触，密封黏液的性能优于胶圈，不仅适用于封岩石钻孔，而且也能封较硬煤层中的煤孔。 19一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定主动式封孔测压主动式封孔测压三三“两堵一注两堵一注”囊袋式带压封孔测压技术囊袋式带压封孔测压技术 煤层瓦斯压力测定过程中常常碰到封孔段围岩（煤层）破碎的情况，裂隙的发育容易造成漏气泄压，此时用常压封孔难以封堵围岩裂隙，需要采用带压封孔技术来解决。 12345678910121.布袋囊 2.单向逆止阀 3.注浆管 4.爆破阀 5.测压钻孔6.测压气室 7.测压花管 8.套孔 9. 测压管 10.煤岩体AA20

10、一一 、煤层瓦斯压力测定、煤层瓦斯压力测定21二二 、煤层瓦斯含量测定、煤层瓦斯含量测定煤层瓦斯含量是指单位体积或质量的煤体中所含有的瓦煤层瓦斯含量是指单位体积或质量的煤体中所含有的瓦斯量。斯量。煤层瓦斯含量是评价煤层突出危险性及瓦斯资源的一个煤层瓦斯含量是评价煤层突出危险性及瓦斯资源的一个重要指标。重要指标。煤层瓦斯含量测定方法可分为煤层瓦斯含量测定方法可分为间接测定法间接测定法和和直接测定法直接测定法。22二二 、煤层瓦斯含量测定、煤层瓦斯含量测定 根据瓦斯赋存形式，间接法测试的瓦斯含量为游离瓦斯含量和吸附瓦斯含量之和即： yxXXX吸附吸附瓦斯瓦斯游离瓦斯游离瓦斯吸着状态吸着状态吸收状态

11、吸收状态水溶瓦斯水溶瓦斯式中：Xx吸附瓦斯含量，m3/t； Xy游离瓦斯含量，m3/t。23二二 、煤层瓦斯含量测定、煤层瓦斯含量测定游离瓦斯量（Xy）式中： V 单位重量煤的孔隙容积，m3/t； P 瓦斯压力，MPa ；T0 标准状况下；t 瓦斯绝对温度，K； 瓦斯压缩系数； Xy 煤的游离瓦斯含量，m3/t（标准状态下）00/()yXVpTtp24二二 、煤层瓦斯含量测定、煤层瓦斯含量测定 煤吸附瓦斯含量（Xx）式中：a, b 吸附常数； P 煤层瓦斯压力，MPa； t0 实验室测定煤的吸附常数时的试验温度,； t 煤层温度，； n 相关系数； A 煤中灰分，%； W 煤中水分，%； Xx