瓦斯含量测定方法标准

ICS13.100 D09 备案号： 中华人民共和国行业 AQ ××××—2006 煤矿井下可解吸瓦斯含量测定方法 （建议稿）- （本稿完成日期：2006年12月） 2006-××-××发布 2006-××-××实施 国家安全生产监督管理总局 发布 AQ AQ××—200× 前言 本标准由××××××××××提出。 本标准由×××××××××××××××归口。 本标准由煤炭科学研究总院重庆分院起草。 本标准主要起草人×××。 本标准由×××××××负责解释。 本标准由煤炭科学研究总院重庆分院首次制订。 AQ××—200× 煤层可解吸瓦斯含量测定方法 1 主题内容与适用范围 本标准规定了在煤矿井下利用煤芯煤样采用解吸法测定煤层可解吸瓦斯含量的方法。 本标准适用于正常钻进的钻孔和井下煤芯中气体的测定。 2 性引用文件 下列文件中的条款通过本本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后 所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成 的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 474 煤样的制备方法 GB 482 煤层煤样采取方法 3 术语及定义 3．1 可解吸瓦斯含量（Qm） 是指单位质量的煤在 20℃和一个大气压下直接测定和计算出的煤层自然解吸瓦斯含量，不包括 常压不可解吸瓦斯含量（即不包括“常压吸附残存量”），单位为 m3/t，其表达基准为原煤基。 可解吸瓦斯含量（Qm）的值等于“瓦斯损失量”（Q1）、“煤芯瓦斯解吸量”（Q2）、“粉碎瓦斯解吸量” （Q3）三者之和。 3．2 瓦斯损失量（Q1） 是指单位质量的煤芯从原始位置开始脱离煤体到被装入煤样筒之前这段时间内，在钻孔和巷道 中所解吸出的瓦斯量。通过钻孔将煤芯从煤层深部取出，及时放入煤样筒中密封，然后，在井下测 量煤样筒中煤芯的瓦斯解吸速度及瓦斯解吸量，并以此来计算煤芯装入煤样筒密封之前的瓦斯损失 量。 3．3 煤芯瓦斯解吸量（Q2） 是指煤芯从装入煤样筒开始到被粉碎之前，所解吸出的瓦斯量。将煤样筒带到地面实验室，然 后，测量从煤样筒中的煤芯释放出瓦斯量，与井下测得的瓦斯解吸量一起计算出煤芯瓦斯解吸量。 3．4 粉碎瓦斯解吸量（Q3） 是指在一个大气压力下，煤芯在粉碎过程中和粉碎后一段时间内所解吸出的瓦斯量。将煤样筒 AQ××—200× 中的部分煤芯装入密封的粉碎装置中加以粉碎，测量在粉碎过程中及粉碎后一段时间（约 15min）内 所解吸出瓦斯量（粉碎时间由煤芯硬度而定），并以此为基准计算出全煤芯在粉碎后的瓦斯解吸量。 4 煤样的采取和井下瓦斯解吸速度的测定 4．1 仪器和器具 a． 密封罐：容积以能装约 1000g煤样为宜，在 1 500kPa下能保持气密性，易装卸(见图 1)。 图 1 密封罐 1—罐体；2—罐盖；3—密封皮垫圈；4—针型阀；5—把手；6—气嘴 b． 煤层气解吸速度测定装置(简称解吸仪，见图 2)：量管容积 800mL，最小分度值 5mL；温 度计测量范围 0～50℃，最小分度值 1℃。 AQ××—200× 20 750 650 150 50 800 700 100 8 23 5 4 6 7 1 图 2 瓦斯解吸速度测定装置 1—量管；2—进气口；3—排水口；4—灌水口；5—底塞；6—密封罐；7—排气管；8—悬挂绳孔 c． 空盒式气压计：依当地标高选择高原型或平原型。 4．2 采取煤样前的准备工作 4．2．1 密封罐使用前应洗净、干燥。检查压垫和密封垫是否可用，必要时予以更换。检查密封罐 的气密性，在 300～400kPa下应没有漏气现象。严禁使用润滑油。 4．2．2 解吸仪使用前，应反转解吸仪用水灌满整个解吸仪，关闭螺旋堵头 5放正后 10min后，量 管内的水面应不下降。 4．3 煤样的采取 4．3．1 使用煤芯采取器(简称煤芯管)提取煤芯，一次取芯长度应不小于 0.4m。在退钻过程中，如 果因故中途停机，孔深不大于 20m时，停顿时间不得超过 5 min；孔深超过 20m时，停顿时间不得 超过 10min。 4．3．2 煤芯提出孔口后，应尽快拆开煤芯管，把采取的煤样装进密封罐。煤芯在空气中的暴露时 间不得超过 10min。 4．3．3 取出煤芯后，对于柱状煤芯，应采取中间含矸少的完整部分；对于粉状和块状煤芯，应剔 除矸石、泥皮和研磨烧焦部分。不得用水清洗煤样，保持自然状态将其装入密封罐内，装入时不得 压实，煤样距罐口约 10mm。 4．3．4 拧紧密封罐盖的同时记录煤样装罐的时间。再将解吸仪进气口与密封罐阀门上部的气觜用 排气管 7连接，立即打开密封罐上部阀门 4，同时记录开始解吸时间。从拧紧罐盖到打开阀门的时间 AQ××—200× 间隔不得超过 2min。 4．3．5 采样时应将有关事项填入附录 A表中。 4．4 井下煤层气解吸速度的测定 4．4．1 密封罐 6通过排气管 7与解吸仪相连接后，立即打开密封罐上部阀门 4，随即有从煤样中 泄出的气体进入量管 l，量管中的水随即从解吸仪下部排水口 3排出，用排水集气法将气体收集在量 管内。 4．4．2 随后，每间隔 1min记录量管读数和测定时间，连续观测半小时。 4．4．3 煤层气含量低的煤层带，有的气体一次性泄出，无法测定解吸速度，记下量管读数即测定 完毕。编号，送化验室。 4．4．4 如果量管容积不足以容纳半内从煤样泄出的全部气体，可以中途用关闭阀门 4，然后，重 新反转解吸仪灌满水，继续进行观测。 4．4．5 上述测定应选择在气温比较稳定的地方进行，密封罐要防冻。 4．4．6 解吸测定时，如开始就没有气体泄出，首先应检查解吸仪排水口、进气口、排气管、密封 罐上部排气觜和阀门是否堵塞。如无堵塞，则是气体含量过小所致。此时，即可终止测定。 4．4．7 上述测定结束后，用力拧紧针型阀（携带过程中严禁撞击针型阀，以防漏气，严禁倒置携 带煤样罐，以防煤粉堵塞阀门）。将观测结果填写到附录 A表格中。 4．5 煤样气体损失量的计算 4．5．1将各观测时间量管内瓦斯累计解吸气体量(V)体积读数填入附录 A表中， 将测定中得出的累 计解吸气体量(V)按下式换算为 20℃和一个大气压状态下体积： VPhP t V )0098.0( )1.273(33.101 2.293 211 1 0 --+´ = …………………(1) 式中：Vo——换算到 20℃和一个大气压状态下的气体体积，mL； V——量管内气体体积，mL； P1——井下测试地点大气压力，kPa； t1——井下测试地点温度，℃； h——量管内水柱高，mm； P21——t1时水的饱和蒸汽压(见附录 D)，kPa。 4．5．2 煤样气体解吸时间的计算。 4．5．2．1 煤样开始解吸测定前的暴露时间(T1)为取芯开始到取样结束开始退钻时间的一半(T2)与 退钻开始至开始解吸测定时间(T3)之和。 4．5．2．2 煤样每个观测点气体解吸时间(T4)是煤样开始解吸测定前的暴露时间(T1)与每个观测点 解吸累计观测时间(T5)之和。 4．5．3 煤层气损失量的计算。 AQ××—200× 4．5．3．2 因为煤样开始解吸一段时间内气体体积 V2与 a)( 51 TT + ，呈直线关系，即 151120 )( VTTkVVV -+=-= a ………………………(2) 式中：a —解吸特征参数，根据取芯煤样的完整性取值，为 0.25报告