QB019煤层瓦斯含量测定技术标准

QB晋城无烟煤集团企业标准QB019——2012煤层瓦斯含量测定技术标准XXXXX发布XXXXXX实施山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司发布目录1范围1TOC\o"1-5"\h\z2规范性引用文件1...3术语及定义1...4测定方法分类2...本标准全部内容为强制性条文。本标准由山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司提出。本标准由山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司归口。本标准起草单位：山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司、中煤科工集团重庆研究院。PAGE\*MERGEFORMAT#煤层瓦斯含量测定技术标准1范围本标准规定了井下直接、间接测定煤层瓦斯含量的测定方法、工艺、操作规范及仪器、设备管理的要求。本标准适用于煤矿井下利用解吸法直接测定煤层瓦斯含量。本标准适用于山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司下属所有高瓦斯、突出矿井。2规范性引用文件下列文件中的条款通过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。《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》(GB23250-2009)《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》(AQ1047-2007)《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》(安监总煤装〔2011〕163号)《煤的工业分析方法》(GB/T212-2008)《煤样的制备方法》(GB474-2008)3术语及定义3.1残存瓦斯量在常压状态下，煤样解析后残留在煤样中的瓦斯量，单位m3/t。3.2残余瓦斯量经抽采和排放后，剩余在煤层中的瓦斯含量，单位m3/t。3.3损失瓦斯量煤样从暴露到开始测定解吸量期间所损失的瓦斯量。3.4粉碎前脱气量在负压状态下，煤样在粉碎前所解吸的瓦斯量。3.5粉碎后脱气量在负压状态下，煤样在粉碎机中粉碎到80%以上的煤样粒度小于0.25mm时所解吸的瓦斯量。3.6粉碎前自然解吸瓦斯量在常压状态下，煤样井下解吸后运送到实验室粉碎前所解吸的瓦斯量。3.7粉碎后自然解吸瓦斯量在常压状态下，煤样在粉碎机中粉碎到95%以上的煤样粒度小于0.25mm时所解吸的瓦斯量。3.8常压不可解吸瓦斯量在常压状态下，粉碎解吸后仍残存在煤样中的不可解吸的瓦斯量4测定方法分类煤层瓦斯含量测定方法分为直接测定法和间接测定法。4.1间接法测定煤层瓦斯含量（又称朗格缪尔法）间接法测定煤层瓦斯含量的理论基础是单分子层吸附模型的朗格缪尔方程。其确定煤层瓦斯含量的方式和步骤如下：1）实测煤层瓦斯压力（按照《煤层瓦斯压力测定方法及设备、材料技术标准》执行）；2）实验室测定煤样可燃质的瓦斯吸附常数（ab值）；3）用朗格缪尔方程计算煤的可燃质瓦斯含量，并通过水分、灰分、温度、压力等校正得到原煤的瓦斯含量。间接法是根据煤层瓦斯压力和煤的吸附等温线确定煤的瓦斯含量，计算公式如下：abp100一代—Mad1丄10Kpx=bp10010.31Mad丫式中X瓦斯含量，m3/t；a――煤的瓦斯吸附常数，试验温度下的煤的极限吸附量，m3/t;b――煤的瓦斯吸附常数，MPa1;p绝对瓦斯压力，MPa；Mad——煤的水分，%；Ad——煤的灰分，%；K——单位质量煤的空隙体积，m3/t；丫一视密度，t/m3。该方法适用于可直接测定出瓦斯压力以推算煤层瓦斯含量的计算，并需要取样在实验室测定煤的吸附常数a、b值等参数。4.2直接法测定煤层瓦斯含量目前主要通过重庆研究院研制的DGC型瓦斯含量直接测定装置实现井下煤层瓦斯含量的快速直接测定。4.2.1测定的原理向煤层施工取芯钻孔，将煤芯从煤层深部取出，及时放入煤样筒中密封；测量煤样筒中煤芯的瓦斯解吸速度及解吸量Q21,并以此来计算瓦斯损失量Qi;把煤样筒带到实验室然后在地面解吸仪上测量从煤样筒中释放出的瓦斯量Q22，与井下测量的瓦斯解吸量Q21一起计算煤芯瓦斯解吸量Q2(Q2=Q21+Q22)；然后将煤样筒中的部分煤芯经称量系统称重后装入密封的粉碎系统加以粉碎，测量在粉碎过程及粉碎后一段时间所解吸出的瓦斯量(常压下)，并以此计算粉碎瓦斯解吸量Q3；借助水分测定系统、气体成分测定系统和数据计算系统求取可解吸瓦斯含量：瓦斯损失量、煤芯瓦斯解吸量和粉碎瓦斯解吸量之和就是可解吸瓦斯含量，即Qm=Qi+Q2+Q3。通过测定煤芯的常压吸附量Qa,煤层瓦斯含量等于可解吸瓦斯含量和常压吸附量之和，即Q=Qm+Qa。4.2.3仪器、设备煤样罐：罐内径大于60mm,容积足够装煤样400g以上，在1.5MPa气压下保持气密性；瓦斯解吸速度测定仪(简称解吸仪)：量管有效体积不小于800cm3，最小刻度2cm3；空盒气压计：80〜106kPa,分度值0.1kPa；(d)秒表；穿刺针头或阀门；温度计：(-30〜50)C；真空脱气装置或常压自然解吸测定装置；球磨机或粉碎机；气相色谱仪：符合GB/T13610要求；天秤：秤量不小于1000g,感量不大于1g;超级恒温器，最高工作温度(95〜100)C；(L)水分快速测定仪。4.2.3操作规范1采样1)采样前准备A:所有用于取样的煤样罐在使用前必须进行气密性检测；气密性检测可通过向煤样罐内注空气至表压1.5MPa以上，关闭后搁置12h,压力不降方可使用。不应在丝扣和胶垫上涂润滑油。B:解吸仪在使用之前，将量管内灌满水，关闭底塞并倒置过来，放置10min后量管内水面不下降为合格。煤样采集A:采样钻孔布置同一地点至少布置两个取样钻孔，取样点间距不小于5m。B:采样方式在石门或岩石巷道可打穿层钻孔采取模样，在新暴露的煤巷中应首选煤芯采取器(简称煤芯管)或其他地点取样装置定点取芯。根据需要也可在卸压区域采取煤样。C:采样深度采样深度应按以下两种情况确定:测定煤层原始瓦斯含量时，采样深度应超过钻孔施工地点巷道的影响范围，并满足以下要求:(1)在采掘工作面取样时，采样深度应根据采掘工作面的暴露时间来确定，但不应小于12m；(2)在石门或岩石巷道采样时，距煤层的垂直距离应视岩性而定，但不应小于5m。抽采后测定煤层残余瓦斯含量时，采样深度应符合《防治突出规定》的要求。D:采样时间采样时间是指用于瓦斯含量测定的煤样从暴露到被装入煤样罐密封所用的实际时间，不应超过5min。E:采样要求采集煤样时应满足以下要求：a）对于柱状煤芯，采取中间不含矸石的完整的部分；b）对于粉状及块状煤芯，要剔除矸石及研磨烧焦部分；c）不应用水清洗煤样，保持自然状态装人密封罐中，不可压实，罐口保留约10mm空隙。F:米样记录采样时，应同时收集以下有关参数记录在采样记录表中:a）采样地点：矿井名称、煤层名称、埋深（地面标高、煤层底板标高）、采样深度、钻孔方位、钻孔倾角；b）采样时间：取样开始时间、取样结束时间、煤样装罐结束时间；c）编号：罐号、样品编号。水分测定首先要进行水平放置的调平，然后进行天平的调平，“0刻”度的校准，煤样的称量（除去砝码用煤样代替），再进行水分测定，具体参考使用说明。测定方法及步骤1）井下自然解吸瓦斯量测定A:井下自然解吸瓦斯量测定采用排水集气法，瓦斯解吸速度测定仪与煤样罐连接如图1所示。81—管体；2—进气口；3—排水口；4—灌水通道；5—底塞；6—煤样筒；7—连接胶管；8—吊耳图1井下解吸装置连接图B:每间隔一定时间记录量管读数及测定时间，连续观测60〜120min或解吸量小于2cm3/min为止。开始观测前30min内，间隔1min读一次数，以后每隔2〜5min读一次数；将观测结果填写到测定记录表中，同时记录气温、水温及大气压力。C:测定结束后，密封煤样罐，并将煤样罐沉人清水中，仔细观察10min,如果发现有气泡冒出，则该试样作废应重新取样测试；如不漏气，送实验室继续测定。2）地面解吸瓦斯含量的测定A:井下取芯与解吸人员升井后立即把装有煤样的煤样筒带入实验室进行地面瓦斯解吸，并记录到达实验室和开始地面解吸的时间。B:地面解吸装置包括地面瓦斯解吸测量管和煤样粉碎瓦斯解吸测量管，并配有化学试剂（指示剂）的液体；将煤样筒出气嘴连接到地面瓦斯解吸测量管上，开启地面解吸装置背光灯管，操作玻璃管操作手柄到吸水排气档，按动真空泵启动按钮进行排气吸水，当液面到达适当位置（根据瓦斯解吸量确定）时停止，调节解吸管操作手柄到隔绝真空泵连通状态，使解吸管处于密封状态。C:解吸管密封性检测：在打开煤样筒阀门解吸开始前观察液面下降情况，是否有漏气存在，若存在要及时排除方可进行瓦斯解吸。D：在确认调试完好后，注意记录解吸管的初始刻度，缓慢打开煤样筒阀门，隔一定时间间隔读取一次瓦斯的解吸量，时间间隔的长短取决于解吸速度，解吸时间约40min,具体视解吸情况而定；并注意观察解吸累计量的变化规律，发现异常及时处理，或报废；若长时间无气体出现可停止解吸，记录终止读数。E:当实测解吸瓦斯体积达到单根测量管最大量程85%时，打开转换手柄用第二根测量管测量；若解吸瓦斯体积超过两个测量管总量程80%时，关闭煤样筒阀门进行换水，并重复A〜D操作步骤。F:记录周围环境的温度、大气压力及测试人员等。G:测量结束后，记录释放出的瓦斯量Q22,Q22与井下瓦斯解吸量Q21之和换算为标况下单位质量瓦斯体积即为可解吸瓦斯含量Q2;解吸完毕后转入煤样称重操作系统。3）煤样称重A:从煤样盆中取两份相等量的二次煤样，记录二次煤样重量G2,煤样的质量一般是50克到200克，选择整芯或较大块的煤样，确保二次煤样和全煤样有相同的特性。如果两份二次煤样测试结果有较大的差别，应该再取第三份二次煤样。B:若煤样粒度较大（粒径大于26mm），则用铁锤在破碎试验台上砸为较小颗粒（最大粒度不超过26mm），测量每份二次煤样的质量G2后，逐份将煤样装入粉碎机容器中粉碎解吸。C:注意事项：在电子天平上放被称量物时要轻拿轻放，所称量物品切勿超过其最大量程；称量结束后及时把称量物从电子天平上取下以避免长时间使电子天平处于受重状态；称量结束后要关机断电。4）粉碎解吸A:将称量好的二次煤样放入缸体内，盖好带有密封圈的盖子，并压紧密封严实。B:连接容积测量装置（其操作与地面解吸系统中测量管操作相同），检查气路部分的气密性，保证气路系统和缸体、盖三者之间不漏气。C:将粉碎机定时器定时为3〜5min,运行时观测解吸瓦斯量体积Q31或Q32,当实测解吸瓦斯体积达到测量管最大量程的85%时，打开转换开关用第二根测量管测量,粉碎结束时记录量管终止读数；将实验测定数据填入观测记录表中。D：若两份同质量的煤样瓦斯解吸量Q31和Q32相差不大，则取其平均值作为残余可解吸瓦斯含量Q3并作记录；若二者相差过大，则要重新称取第三份二次煤样进行粉碎。若待粉碎煤样块度较大，应事先将煤样捣碎至粒度25mm以下。E:煤粒在粉碎机粉碎3〜5min，或粉碎至基本无可解吸瓦斯解吸出为止。切勿长时间粉碎！解吸结束后读取的量管终止读数与解吸前量管初始读数之差即为在本次条件下的解吸瓦斯体积，同时记录大气压力，室温，将观测结果填写到观测记录表中。F:粉碎结束后，将缸体内煤样倒出并用棉花擦拭干净，重复B〜E步骤进行另一份煤样的粉碎，直至全部煤样粉碎结束。G:将未粉碎煤样、粉碎后的两次煤样分别装入煤样袋，并填写标签一同放入煤样袋保存；标签所填内容包括:取芯时间、取芯地点、取芯深度、煤样总重、粉碎二次煤样重量及其粉碎解吸量等。注意事项:二次煤样应及时粉碎；振动台要采取固定和减震措施；操作过程要防治碰撞，避免设备损坏。5）气体组分分析A:气样采取（1）采用脱气法时，按下面步骤采取气样:a）采取气样前，调节水准瓶位置，使量管内气体处于正压状态，打开活塞K排空气样。用量管内气体冲洗梳形管，排除管内残留的限定液。然后，用医用注射器（带针头三通）通过取气口吸气，清洗取气支管及针头。连续清洗三次，每次吸气不少于20cm3。清洗完了后，采取气样备做分析。b）用注射器取气样，随用随取，不得保存时间过长（不超过10min）。气样保存期间必须保持针头朝下倾斜状态，以免吸进空气。气样在贮气瓶中保存时间（由脱气终了算起）不超过120min。c）取气样终了后，必须用限定液将贮气瓶及梳形管中残留气体排除干净。以免影响下一次实验结果。（2）采用自然解吸法时，可不进行气样分析，若需进行气样分析按下面步骤采取气样：在煤样地面解吸装置中解吸完毕后，将气样袋连接到与解吸管相连的真空泵出气口，启动真空泵进行抽气将瓦斯和空气的混合气体排入气样袋（两袋）。B:组分分析采取的气样按GB/T13610进行气体各种成份分析。6）数据处理数据处理采用重庆研究院研发的“瓦斯含量直接测定系统”软件进行处理。7）煤层瓦斯含量计算瓦斯含量测定结果有两种表达方式，一种是空气干燥基（原煤）瓦斯含量，另一种是干燥无灰基瓦斯含量。干燥无灰基即为空气干燥基重量减去灰分、水分重量。采用脱气法测定时，煤层瓦斯含量包括四部分:损失瓦斯量、井下解吸瓦斯量（煤芯瓦斯解吸量）、粉碎前瓦斯量、粉碎后瓦斯量；采用常压自然解吸法测定时，煤层瓦斯含量包括五部分:井下解吸瓦斯量、损失瓦斯量、粉碎前自然瓦斯解吸量、粉碎自然瓦斯解吸量与常压不可解吸瓦斯量。其中，粉碎前瓦斯量与粉碎后瓦斯量之和为粉碎瓦斯解吸量。寺河矿通过重庆研究院研制的DGC型瓦斯含量直接测定装置测得的煤层瓦斯含量等于可解吸瓦斯含量Qm（瓦斯损失量、煤芯瓦斯解吸量和粉碎瓦斯解吸量之和）和常压吸附量Qc之和，即Q=Qm+Qc。在延深达到或超过50m或开拓新采区时，必须大面积测定煤层瓦斯含量。