瓦斯含量的快速測定方法 綜述

技術(shù)原理

煤炭科學(xué)研究總院撫順分院研制的WP-1型井下煤層瓦斯壓力（含量）快速測定儀是根據(jù)煤樣瓦斯解吸速度隨時(shí)間冪函數(shù)變化關(guān)系（利用瓦斯解吸特征指標(biāo)V1值，計(jì)算出煤層瓦斯含量、煤層瓦斯壓力）

的原理而設(shè)計(jì)的。

特點(diǎn)及適用范圍

適用于煤礦井下回采或掘進(jìn)工作面快速測定煤體中瓦斯解吸量，及時(shí)了解工作面前方瓦斯含量、瓦斯壓力分布情況，以及防突預(yù)測指標(biāo)K1、K t 等重要瓦斯參數(shù)。儀器所測定的煤樣必須是新鮮、干燥的

煤樣。

裝備配置

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一、主要測定儀器

1．儀器特點(diǎn)

該儀器具有：體積小、重量輕、測定時(shí)間短，不影響正常工作，自動完成測定、存儲、計(jì)算、顯示、打印等工作，操作簡便、省時(shí)省力、高效快捷、準(zhǔn)確可靠、一次測定可測算出多種瓦斯重要參數(shù)。為快速、簡潔預(yù)測瓦斯量提供了可靠的測定手段和依據(jù)。是一套比較完善、可靠的預(yù)測預(yù)報(bào)新技術(shù)裝備。

2. 主要測定參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)

1）測定參數(shù)

Kt—煤樣瓦斯解吸速度衰減系數(shù)，煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性重要指標(biāo)之一；

K1—煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性重要指標(biāo)之一，ml/g.min；

V1—單位重量煤樣暴露第一分鐘的瓦斯解吸速度，與煤層瓦斯

含量、煤層瓦斯壓力有直接關(guān)系，ml/g.min；

Q2—瓦斯解吸速度衰減系數(shù)；

W—煤層瓦斯含量預(yù)測值，ml/g；

P—煤層瓦斯壓力預(yù)測值，MPa；

R—相關(guān)系數(shù)，反映測定結(jié)果的可靠性。

2）技術(shù)指標(biāo)

瓦斯解吸量 0～60 ml/min;

瓦斯含量 2～30 ml/g;

瓦斯壓力 0.1～6.0 MPa;

測量精度 ±2% FS;

顯示方式 8位液晶(LCD)數(shù)碼顯示; 持續(xù)工作時(shí)間 8h以上;

工作環(huán)境溫度 0～40℃;

工作環(huán)境濕度 ≤95%;

工作環(huán)境壓力 85～110Kpa;

寸尺、質(zhì)量 250×145×67mm, 2kg;

防爆類型 煤礦用本質(zhì)安全型，ibI(150℃)。

二、測定步驟

1）打開儀器上的電源開關(guān)，儀器進(jìn)入選擇狀態(tài)，屏幕上顯示出“b c d”提示信息。其中：b字符表示按顯示鍵后，選擇顯示剛剛測定最終結(jié)果方式；c字符表示按測試鍵后，選擇測定工作方式；d字符表示按打印鍵后，選擇打印測定數(shù)據(jù)和最終結(jié)果工作方式。

2）按測試鍵表示儀器選擇測定工作方式，待分別輸入A、B、C常數(shù)及CO試驗(yàn)編號后，屏幕上顯示出“TT”提示信息，等待進(jìn)入數(shù)據(jù)采集過程。儀器在井下可存儲15組測定數(shù)據(jù)和測定最終結(jié)果，其試驗(yàn)編號為01～15的數(shù)字，輸入時(shí)應(yīng)一一對應(yīng)。

3）在選定的煤壁打鉆鉆至預(yù)定的取樣深度時(shí)，應(yīng)再按測定（C）鍵，儀器開始自動記錄煤樣暴露時(shí)間。

4）將取出的煤樣經(jīng)分篩后，立即將煤樣裝入煤樣罐內(nèi)，擰緊罐蓋并與儀器的進(jìn)氣接口連接好。

5）當(dāng)儀器顯示暴露時(shí)間為2min時(shí)，儀器開始自動測定數(shù)據(jù)。測定時(shí)，屏幕顯示的前4位數(shù)據(jù)為測定時(shí)間，后4位數(shù)據(jù)為測定值。整

個(gè)測定過程為5min。當(dāng)測定結(jié)束后，儀器將會自動逐次顯示測定結(jié)果，并返回到選擇狀態(tài)下，完成一次測定過程。

6）通過按顯示鍵，可反復(fù)顯示當(dāng)前測定的最終結(jié)果。在屏幕上顯示字符代表如下參數(shù)：

A=代表K1值參數(shù) B=代表Kt值參數(shù)

C=代表Q2值參數(shù) D=代表V1值參數(shù)

E=代表W值參數(shù) F=代表P值參數(shù)

H=代表R值參數(shù)

7）出井后，將打印機(jī)及打印機(jī)供電電源連接后，在選擇狀態(tài)下，按d鍵，輸入所要的打印出的試驗(yàn)組編號，即可打印出該組的測定數(shù)據(jù)和最終測定結(jié)果。

國內(nèi)外現(xiàn)狀

（1）利用 WP-1型井下煤層瓦斯壓力（含量）快速測定儀進(jìn)行測定

煤炭科學(xué)研究總院撫順分院研制的WP-1型井下煤層瓦斯壓力（含量）快速測定儀是根據(jù)煤樣瓦斯解吸速度隨時(shí)間冪函數(shù)變化關(guān)系（利用瓦斯解吸特征指標(biāo)V1值，計(jì)算出煤層瓦斯含量、煤層瓦斯壓力）

的原理而設(shè)計(jì)的。它適用于煤礦井下回采或掘進(jìn)工作面快速測定煤體中瓦斯解吸量，及時(shí)了解工作面前方瓦斯含量、壓力分布情況，以及

防突預(yù)測指標(biāo)K1、K t 等重要瓦斯參數(shù)。是一套比較完善、可靠的預(yù)

測預(yù)報(bào)新技術(shù)裝備。

（2）利用QPC-1型煤層瓦斯壓力（含量）快速測定儀進(jìn)行測定 煤科總院重慶分院研制的QPC-1型煤層瓦斯壓力（含量）快速測定儀是根據(jù)鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)與煤層瓦斯壓力相關(guān)關(guān)系設(shè)計(jì)的，根據(jù)現(xiàn)場快速測定的K1值及解吸試驗(yàn)確定的待定系數(shù)A、B，按K1=APB計(jì)算瓦斯壓力。

應(yīng)用案例

按前述檢驗(yàn)方法在平煤十礦戊9-10 20150工作面開切眼及進(jìn)、回風(fēng)巷

進(jìn)行了測定，測定結(jié)果如表1所示。從表1中可以看出，用WP-1型井下煤層瓦斯含量快速測定儀實(shí)測的瓦斯含量值和鉆屑解吸法測定的煤層瓦斯含量值比較接近，其相對誤差小于9%。

表1 平煤十礦戊9-10 20150工作面開切眼及進(jìn)、回風(fēng)巷測定結(jié)果

2.王顯政、楊富等，《煤礦安全新技術(shù)》，煤炭工業(yè)出版社，2002年12月；

3.于不凡、王佑安，《煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊》，煤炭工業(yè)出版社，2000年8月；

4.于不凡、王佑安，《煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊》（修訂版），2005年11月；

5.周世寧 林柏泉著，《煤層瓦斯賦存與流動理論》，煤炭工業(yè)出版社，1999年2月；

6.林柏泉 張建國編著，《礦井瓦斯抽放理論與技術(shù)》，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1996年8月；

7.中華人民共和國煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》（MT/T 638-1996），1996年；

8.中華人民共和國煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《煤層氣測定方法（解吸法）》（MT/T 77-94），1994年；

9.中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法》（AQ 1018-2006），2006年；

10.煤炭科學(xué)研究總院撫順分院，《礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法的研究》，“七五”國家科技攻關(guān)項(xiàng)目，1990年；

11.煤炭科學(xué)研究總院撫順分院，《GWRVK-1型瓦斯解吸儀及配套取樣裝備的研制》 “七五”國家科技攻關(guān)項(xiàng)目，1990年；

12.煤炭科學(xué)研究總院撫順分院，《AMG-1型自動化地勘瓦斯解吸儀的研制》“八五”國家科技攻關(guān)項(xiàng)目，1995年；

13.煤炭科學(xué)研究總院撫順分院，《礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法及規(guī)范研究》，“八五”國家科技攻關(guān)項(xiàng)目，1995年；

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16.張子戌、袁崇孚，瓦斯地質(zhì)數(shù)學(xué)模型方法，《煤炭學(xué)報(bào)》，第24卷第4期，1999（8）：368～372；

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