煤层瓦斯基本参数测定方案

煤层瓦斯基本参数测定方案煤层瓦斯基本参数测定方案 二零一三年八月二零一三年八月 1 目录目录 1 1 煤层瓦斯压力测定煤层瓦斯压力测定 1 1 测压操作步骤.2 瓦斯压力测定结果.3 2 2 煤层瓦斯含量测定煤层瓦斯含量测定 3 3 测定方法及过程.4 煤层瓦斯含量测定结果.5 3 3 煤层透气性系数测定煤层透气性系数测定 7 7 测定原理.7 测定方法.8 煤层透气性系数计算结果.9 4 4 钻孔瓦斯流量衰减系数的测定钻孔瓦斯流量衰减系数的测定 1 10 0 测定原理.10 测定方法.11 5 5 煤的破坏类型测定煤的破坏类型测定 1 12 2 6 6 煤的坚固性系数测定煤的坚固性系数测定 1 12 2 仪器设备.12 煤样制取.13 测定步骤.13 数据计算.13 7 7 瓦斯放散初速度测定瓦斯放散初速度测定 1 14 4 仪器设备.14 煤样制取.14 测定步骤.14 数据计算.15 8 8 煤层瓦斯吸附常数测定煤层瓦斯吸附常数测定 1 15 5 煤样制取.16 测定步骤.16 试验结果输出.18 9 9 煤层瓦斯钻屑指标测定煤层瓦斯钻屑指标测定 1 19 9 钻屑量测定.19 钻屑瓦斯解吸指标测定.19 2 3 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 1 煤层瓦斯压力测定煤层瓦斯压力测定 煤层瓦斯压力测定的钻孔布置在岩石巷道内，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 用压风将密封罐内的水泥浆注入钻孔内，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内打孔，孔径一般取直径 φ75mm 以上， 钻孔最好垂直煤层布置， 成孔后在孔内安设测压管， 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 1 1 9 5 4 3 2 2 3 4 5 13 1 12 11 10 6 7 8 9 10 11 12 13 7 14 6 8 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 图图 1 1测压钻孔注浆封孔示意图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 。 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，具体操作时以钻孔不再排煤粉，开始排岩粉为准。 测压操作步骤测压操作步骤 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。 2 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内，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。 瓦斯压力测定结果瓦斯压力测定结果 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 内变化小于，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 表表 1 1煤层瓦斯压力测定记录表煤层瓦斯压力测定记录表 钻孔参数 序号方位 （） 倾角 （） 长度 （m） 岩孔 长度 （m） 煤孔 长度 （m） 瓦斯压力 （MPa） 测量时间备注 2 2 煤层瓦斯含量测定煤层瓦斯含量测定 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） ， 3 常用 m /t 或 m /m 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。 测定方法及过程测定方法及过程 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 之内。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，将仪器内部量 筒内装满水至螺纹以上，排出筒内气泡后拧紧塞子，将仪器正立