CN102128765B - 一种煤矿井下直接快速测定煤层瓦斯含量方法 - Google Patents
一种煤矿井下直接快速测定煤层瓦斯含量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102128765B CN102128765B CN2010105800895A CN201010580089A CN102128765B CN 102128765 B CN102128765 B CN 102128765B CN 2010105800895 A CN2010105800895 A CN 2010105800895A CN 201010580089 A CN201010580089 A CN 201010580089A CN 102128765 B CN102128765 B CN 102128765B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- coal
- desorption
- gas amount
- coal seam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 132
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
技术领域
本发明涉及测定煤层瓦斯含量方法,尤其是一种适用于煤层瓦斯含量的井下直接快速测定方法。
背景技术
《防治煤与瓦斯突出规定》中指出我国采用瓦斯含量 、瓦斯压力作为突出煤层突出危险性区域预测和区域效果检验工作的主要预测指标。井下直接测定煤层瓦斯压力除需施工测压钻孔外,往往还需特殊的封孔装备及材料等,工程量较大,成本较高,测定周期较长(一般为15天以上),且受地质条件和封孔工艺等因素的影响,有时很难测准或测出煤层的实际瓦斯压力,特别是对于大面积预抽的工作面,测压条件难掌握,即使测出了压力值,可靠性也很差。因此,瓦斯含量在今后突出煤层的区域预测、区域效果检验和瓦斯抽采效果考察中将作为最重要的指标。煤层瓦斯含量测定方法主要有直接法和间接法两类。间接法需要在井下实测煤层真实瓦斯压力,在实验室测定吸附常数(a、b值)、孔隙率、灰份、水份等数据,通过计算确定煤层瓦斯含量,至少需要20天以上。现有井下煤层瓦斯直接测定方法,除需要进行井下煤层瓦斯含量的现场解吸外,还要对现场解吸后的煤样进行实验室残存量测定,最终确定每个取样点煤样的解吸量和残存量,这种方法需要多次反复的进行实验室的煤层瓦斯残存量测定,无法在井下直接快速的测定出煤层瓦斯含量,对于煤矿井下需要大量实测煤层瓦斯含量的现状显得工作量较大,周期较长。
发明内容
技术问题:本发明的目的是要克服已有技术中的不足之处,提供一种方法简单、可靠性强、快速准确、减轻测量工作量的煤矿井下直接快速测定煤层瓦斯含量方法。
技术方案:本发明煤矿井下直接快速测定煤层瓦斯含量方法:包括以下步骤:
步骤1.实验室数学模型建立
b.根据不同的煤种的瓦斯解吸曲线趋势,确定不同瓦斯压力下的拟合关系,式中:指单位质量的煤样从原始位置开始脱离煤体后2小时内所解吸出的瓦斯量, 值为拟合系数,为煤层瓦斯含量,包括损失瓦斯量和现场解吸瓦斯量;同时,确定瓦斯压力与拟合系数的对应拟合关系;
c.各煤样在解吸120min后,测定残存瓦斯量,拟合残存瓦斯量与瓦斯压力,确定残存瓦斯量与瓦斯压力的拟合关系式,;是指在一个大气压力下,单位质量的煤样在井下解吸2小时后和粉碎后一段时间内所解吸出的瓦斯量;
步骤2.现场测定
钻取瓦斯含量测定地点的煤样,在钻孔钻至煤层时开始计时,将采集到的新鲜煤样装入煤样罐中密封,煤样装罐时间控制在30min内,测定并记录煤样在计时后120min内的瓦斯解吸曲线及解吸量,然后通过拟合公式对井下测定数据处理,得到现场解吸拟合系数,计算出损失瓦斯量;
有益效果:本发明依据矿井同一煤层的吸附解吸性能,建立该煤层合理的损失量和残存量计算模型,通过井下直接快速测定便能获得煤层瓦斯含量,根据拟和出的煤层压力-瓦斯解吸量经验公式,结合井下解吸瓦斯含量可准确推算出测定地点的煤层瓦斯压力。在井下120min内准确快速的测定煤层的瓦斯含量,工作量小,所需时间短,尤其适用于同一煤层井下多点快速测量。采用间接法推算瓦斯含量时,考虑到实测煤层瓦斯压力结果影响因素较多,压力测定结果只能无限接近真实值,因此,从现场工程运用角度来看,本发明方法不仅能够快速测定煤层瓦斯含量,并且能够真实的反映煤层瓦斯含量和瓦斯压力,可靠性与安全性更高,能满足了井下大面积多点测定煤层瓦斯含量的要求,对我国煤矿煤与瓦斯突出区域性预测和区域性效果检验技术的发展具有重要的意义。
附图说明
图1 是本发明的测定原理流程示意图。
图2~图5是本发明的测定流程原理示意图。其中:
图2 为不同瓦斯压力下的实验室解吸曲线(120min)示意图;
图3 为瓦斯压力P与拟合系数A的拟合关系曲线示意图;
图4 为残存瓦斯量与瓦斯压力的拟合关系曲线示意图;
图5 为现场解吸瓦斯量拟合曲线示意图。
图6~图9是祁南矿7煤层瓦斯含量测定流程原理示意图。其中:
图6 为祁南矿7煤不同瓦斯压力下的解吸曲线图;
图7 为祁南矿7煤瓦斯压力P与拟合系数A对照图;
图8 为祁南矿7煤瓦斯残存量与瓦斯压力关系图;
图9 为祁南矿7煤现场所测解吸结果拟合曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述:
本发明将煤层瓦斯含量分为解吸瓦斯量和残存瓦斯量两部分(指单位质量的煤样从原始位置开始脱离煤体后2小时内所解吸出的瓦斯量;是指在一个大气压力下,单位质量的煤样在井下解吸2小时后和粉碎后一段时间内所解吸出的瓦斯量),其中解吸瓦斯量包括损失瓦斯量和现场解吸瓦斯量。依据同一煤层的吸附解吸性能,建立该煤层合理的损失量和残存量计算模型,确定井下直接快速测定煤层瓦斯含量的测定方法。具体步骤如下:
步骤1.实验室数学模型建立
b.根据不同的煤种的瓦斯解吸曲线趋势,确定不同瓦斯压力下的拟合关系:,式中:指单位质量的煤样从原始位置开始脱离煤体后2小时内所解吸出的瓦斯量,值为拟合系数,为煤层瓦斯含量,包括损失瓦斯量和现场解吸瓦斯量;同时,确定瓦斯压力与拟合系数的对应拟合关系,如图3所示;
c.各煤样在解吸120min后,测定残存瓦斯量,拟合残存瓦斯量与瓦斯压力,如图4所示,确定残存瓦斯量与瓦斯压力的拟合关系式,,式中的是指在一个大气压力下单位质量的煤样在井下解吸2小时后和粉碎后一段时间内所解吸出的瓦斯量;
步骤2.现场测定
利用钻孔钻取所测煤层煤样,现场测定时先用压水钻进,在距煤层约1m位置改用压风,在吹干钻孔后继续钻进钻入煤层时开始计时,随后接下压风排下的煤屑,筛选粒径1~3mm的煤样,煤样装至离罐口约10mm位置为佳;然后将解吸量筒与煤样罐连接,将采集到的新鲜煤样装入煤样罐中密封,记下此时的开始解吸时间,要求煤样自钻孔暴露时间到装罐解吸控制时间应根据不同煤种选择不同的控制时间,变质程度高的煤的装罐时间要短,并控制在30min以内;随后记录量筒中解吸的瓦斯量与时间的变化关系,测定并记录煤样在计时后120min内的瓦斯解吸曲线及解吸量,然后通过拟合公式对井下测定数据处理,得到现场解吸拟合系数,计算损失瓦斯量,如图5所示;
附图6~9所示为祁南矿7煤层的实施例,具体步骤如下:
步骤1、实验室数学模型建立
a、采集祁南矿7煤层的煤样,在实验室测定5组不同瓦斯压力下煤样在120min内瓦斯解吸曲线,如图6所示;
步骤2、现场测定
测定时先用压水钻进,在距煤层约1m位置改用压风,在吹干钻孔后继续钻进钻入煤层时开始计时;随后接下压风排下的煤屑,筛选粒径1~3mm的煤样,煤样装至离罐口约10mm位置,然后将解吸量筒与煤样罐连接,记下此时的开始解吸时间为5min。随后记录量筒中解吸的瓦斯量与时间的变化关系,记录时间至计时120min,得到煤样解吸瓦斯量Q J =1.466m3/t,利用对数公式对井下测定数据进行拟合,如图9所示,得到A=0.5102,B=-0.9582,计算损失量Q S =1.312m3/t。
现场与间接法测定结果比对:
在取样地点附近实测7煤层绝对瓦斯压力为1.3MPa(标高-521m),并取样测定了煤层的吸附常数(a、b值)、孔隙率、水份、灰份等参数,其结果如表1所示。
采用间接法计算煤层瓦斯含量结果为6.5m3/t,而井下直接快速测定数值为7.503m3/t,其与间接法测定结果对比相对误差为15.4%;方法中获得的煤层瓦斯压力为1.42MPa,与实测数据1.3MPa也相当接近,从现场工程运用角度可以看出本发明的可靠性与安全性更高。
Claims (1)
1.一种煤矿井下直接快速测定煤层瓦斯含量方法,其特征在于:
步骤1.实验室数学模型建立
a.采集现场煤层的煤样,在实验室测定4~6组不同瓦斯压力 下,煤样在约120min内瓦斯解吸曲线;
b.根据不同的煤样的瓦斯解吸曲线趋势,确定不同瓦斯压力下的拟合关系,式中:指单位质量的煤样从原始位置开始脱离煤体后2小时内所解吸出的瓦斯量,值为拟合系数,为煤层瓦斯含量,t为时间,包括损失瓦斯量和现场解吸瓦斯量;同时,确定瓦斯压力与拟合系数的对应拟合关系;
c.各煤样在解吸120min后,测定残存瓦斯量,拟合残存瓦斯量与瓦斯压力,确定残存瓦斯量与瓦斯压力的拟合关系式,;是指在一个大气压力下单位质量的煤样在井下解吸2小时后和粉碎后一段时间内所解吸出的瓦斯量;
步骤2.现场测定
钻取瓦斯含量测定地点的煤样,在钻孔钻至煤层时开始计时,将采集到的新鲜煤样装入煤样罐中密封,煤样装罐时间控制在30min内,测定并记录煤样在计时后120min内的瓦斯解吸曲线及解吸量,然后通过拟合关系对井下测定数据处理,得到现场解吸拟合系数,计算出损失瓦斯量;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2010105800895A CN102128765B (zh) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | 一种煤矿井下直接快速测定煤层瓦斯含量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2010105800895A CN102128765B (zh) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | 一种煤矿井下直接快速测定煤层瓦斯含量方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102128765A CN102128765A (zh) | 2011-07-20 |
CN102128765B true CN102128765B (zh) | 2012-06-13 |
Family
ID=44266938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2010105800895A Expired - Fee Related CN102128765B (zh) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | 一种煤矿井下直接快速测定煤层瓦斯含量方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102128765B (zh) |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102928571A (zh) * | 2012-11-01 | 2013-02-13 | 中国矿业大学 | 压风管下向钻孔直接测定煤层瓦斯含量的方法 |
CN102928560B (zh) * | 2012-11-01 | 2014-08-20 | 中国矿业大学 | 瓦斯抽采管下向钻孔直接测定煤层瓦斯含量的方法 |
CN103250514B (zh) * | 2013-06-07 | 2016-01-13 | 浙江大学 | 用于甘蔗收获的具有整体可拆装橡胶排的剥叶轮 |
CN103528917B (zh) * | 2013-10-23 | 2016-01-06 | 河南理工大学 | 一种确定高变质煤落煤残存瓦斯含量值及对应时间的方法 |
CN103776722B (zh) * | 2013-12-31 | 2016-09-21 | 河南理工大学 | 负压环境下取样的煤层瓦斯含量测试方法 |
CN103983534B (zh) * | 2014-05-26 | 2015-12-30 | 河南理工大学 | 一种瓦斯损失量推算方法 |
CN104614201A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-05-13 | 中国矿业大学(北京) | 煤层原生co气体含量的测定方法 |
CN104964894B (zh) * | 2015-07-29 | 2018-03-06 | 辽宁工程技术大学 | 一种煤层硫化氢含量的测定方法 |
CN106680451B (zh) * | 2015-11-09 | 2019-02-26 | 河南理工大学 | 一种煤与瓦斯突出参数井下快速测定方法及装置 |
CN105865970A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-17 | 山东科技大学 | 煤层瓦斯含量的直接拟合测定方法 |
CN106529743B (zh) * | 2016-12-14 | 2022-01-25 | 煤炭科学技术研究院有限公司 | 一种煤巷掘进工作面瓦斯压力快速测定方法 |
CN106885755B (zh) * | 2017-01-10 | 2020-09-08 | 中国矿业大学 | 一种煤矿井下快速测定煤层瓦斯参数的方法与装置 |
CN106840756A (zh) * | 2017-03-28 | 2017-06-13 | 安徽理工大学 | 井下煤层瓦斯含量定点钻屑取样及瓦斯含量计算方法 |
CN106896034B (zh) * | 2017-03-28 | 2020-10-30 | 安徽理工大学 | 煤样破碎过程瓦斯损失量测定实验系统及方法 |
CN108444856B (zh) * | 2018-02-11 | 2024-02-13 | 煤炭科学技术研究院有限公司 | 煤矿井下煤层瓦斯含量与压力快速测定仪及测定方法 |
CN108458951B (zh) * | 2018-04-02 | 2020-06-26 | 河南理工大学 | 通过解吸率快速确定煤层瓦斯含量的方法 |
CN109142669A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-01-04 | 西安科技大学 | 一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法 |
CN109709297A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-05-03 | 中国矿业大学(北京) | 基于下向穿层钻孔同时测定多煤层瓦斯含量的方法 |
CN109459343A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-12 | 西安科技大学 | 一种煤层瓦斯含量测试的实验教学装置 |
CN110487664B (zh) * | 2019-07-19 | 2024-04-12 | 中国矿业大学 | 基于死空间压力换算的煤层瓦斯参数检测装置及施工方法 |
CN110533349B (zh) * | 2019-10-08 | 2023-03-24 | 安徽理工大学 | 一种煤层瓦斯含量计算及误差分析方法 |
CN111982567B (zh) * | 2020-08-17 | 2024-02-02 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 深孔反循环取样过程中瓦斯损失量补偿模型的构建方法 |
CN112067496B (zh) * | 2020-08-29 | 2024-01-26 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 确定变温变压条件下瓦斯解吸曲线的方法 |
CN112132337A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-25 | 中国矿业大学(北京) | 一种预测煤层瓦斯参数的方法 |
CN113899654A (zh) * | 2021-10-11 | 2022-01-07 | 重庆大学 | 一种煤样瓦斯逸散损失量测定的实验系统和实验方法 |
CN114371096B (zh) * | 2022-01-12 | 2023-10-10 | 平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司 | 一种井下煤样残余瓦斯含量快速测定方法与装置 |
CN115219382A (zh) * | 2022-07-06 | 2022-10-21 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种地面井空气反循环取样瓦斯损失量补偿方法 |
CN115372228B (zh) * | 2022-08-29 | 2023-04-07 | 中国矿业大学(北京) | 一种考虑封闭孔的煤层瓦斯含量计算方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2206956Y (zh) * | 1994-06-29 | 1995-09-06 | 中国矿业大学 | 煤样初始释放瓦斯能测定装置 |
JP2000206022A (ja) * | 1999-01-13 | 2000-07-28 | Hitachi Ltd | 昇温脱離法のための試料加熱方法 |
CN101135621B (zh) * | 2006-08-30 | 2010-05-12 | 煤炭科学研究总院重庆分院 | 煤层可解吸瓦斯含量的直接快速测定方法 |
CN201311416Y (zh) * | 2008-12-11 | 2009-09-16 | 煤炭科学研究总院重庆研究院 | 井下瓦斯解吸速度测定仪 |
CN101598033A (zh) * | 2009-07-03 | 2009-12-09 | 重庆俞科矿山设备有限公司 | 一种现场预测煤与瓦斯突出的方法 |
-
2010
- 2010-12-09 CN CN2010105800895A patent/CN102128765B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102128765A (zh) | 2011-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102128765B (zh) | 一种煤矿井下直接快速测定煤层瓦斯含量方法 | |
CN106680451B (zh) | 一种煤与瓦斯突出参数井下快速测定方法及装置 | |
CN106885755B (zh) | 一种煤矿井下快速测定煤层瓦斯参数的方法与装置 | |
Wang et al. | A new method for accurate and rapid measurement of underground coal seam gas content | |
CN205138940U (zh) | 一种测试煤体瓦斯吸附解吸热效应实验系统 | |
CN105628549B (zh) | 一种煤层可解吸瓦斯含量的直接快速全自动测定方法 | |
CN102830038B (zh) | 煤矿井下快速测定采掘工作面残余瓦斯参数的装置及方法 | |
CN103983534B (zh) | 一种瓦斯损失量推算方法 | |
US20200240973A1 (en) | Method for Determining Content of Lost Gas in Shale Gas Content Test | |
CN101082277A (zh) | 石油钻井地质x射线荧光岩屑录井方法 | |
CN106066291A (zh) | Co2置换页岩气及页岩对页岩气或co2的吸附解析模拟测试系统与方法 | |
CN105223099B (zh) | 页岩气含气量测试仪及其测试方法 | |
CN104453878A (zh) | 基于过程实时跟踪控制的多元气体驱替煤层甲烷试验装置 | |
CN105865970A (zh) | 煤层瓦斯含量的直接拟合测定方法 | |
CN201965070U (zh) | 外液侵入条件下瓦斯解吸实验装置 | |
CN108458951A (zh) | 通过解吸率快速确定煤层瓦斯含量的方法 | |
CN109142669A (zh) | 一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法 | |
CN111337388A (zh) | 一种基于扩散率曲线差减法快速测定煤层瓦斯含量方法 | |
CN108871876B (zh) | 用于监测注气驱油井场包气带土壤二氧化碳通量的采气柱 | |
CN105092410A (zh) | 一种采空区大块度遗煤瓦斯解吸量的测定方法及装置 | |
CN107817191A (zh) | 一种煤层瓦斯抽采效果检验的方法 | |
CN205719852U (zh) | Co2置换页岩气及页岩对页岩气或co2的吸附解析模拟测试装置 | |
CN109958434A (zh) | 钻孔定压力非稳定流钻孔水文地质试验方法 | |
CN204436354U (zh) | 高温高压凝析气藏注干气纵向波及效率测试装置 | |
CN104964894B (zh) | 一种煤层硫化氢含量的测定方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120613 Termination date: 20191209 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |