CN102928560A - 瓦斯抽采管下向钻孔直接测定煤层瓦斯含量的方法 - Google Patents

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Abstract

一种瓦斯抽采管下向钻孔直接测定煤层瓦斯含量的方法，利用钻机从煤层顶板巷道向煤层方向施工一个下向钻孔，见煤后撤出钻杆，将瓦斯抽采管伸入下向钻孔最底端，在瓦斯抽采管和瓦斯抽采系统之间连接一个气水渣分离器，经瓦斯抽采管从下向钻孔中抽采出来的气体、积水、煤泥混合物进入到气水渣分离器内，通过气水渣分离器分别将气、水、渣分离排出；待下向钻孔中的积水和煤泥抽净后，利用取芯钻头进行煤样取芯，将获取的煤样装入密封罐，连接瓦斯解吸速度测定仪，进行瓦斯解吸，测得瓦斯残存量；根据巴雷尔经验公式计算瓦斯损失量，并测定密封罐中煤样的瓦斯残存量；通过解吸量、残存量、损失量三者之和即为煤层瓦斯含量。该方法简单易行、可靠性强。

Description

瓦斯抽采管下向钻孔直接测定煤层瓦斯含量的方法
技术领域
本发明涉及一种测定煤层瓦斯含量的方法，尤其是一种利用瓦斯抽采管的下向钻孔直接测定煤层瓦斯含量的方法，适用于下向煤层的瓦斯含量测定。
背景技术
《防治煤与瓦斯突出规定》中指出，煤层瓦斯含量和煤层瓦斯压力是突出煤层突出危险性区域预测和区域效果检验的主要指标。煤层瓦斯含量测定方法主要有直接法和间接法两种。间接法需要在井下实测煤层瓦斯压力，并在实验室测定煤的吸附常数、孔隙率、水分、灰分、挥发分等参数，然后通过公式计算出煤层瓦斯含量。直接法测定瓦斯含量，首先进行井下瓦斯含量的现场解吸，然后对现场解吸的煤样进行实验室残存量测定，并由解吸量推算瓦斯损失量，最后将解吸量、残存量、损失量三者相加，可得煤层瓦斯含量。
直接法测定煤层瓦斯含量，最关键的一步是现场取煤样。一般情况下，通过上向孔靠煤的自重来获取煤样比较方便。但在有些矿井，受底板突水、煤层赋存、区域防突方法选择等影响因素的制约，无法在煤层底板施工上向钻孔来获取煤样，只能在顶板煤巷或岩巷中施工下向钻孔。在下向钻孔施工过程中，孔内积水无法排出，导致煤质松散或稀释成煤泥，无法通过取芯钻获取完整煤样，进而无法准确测得煤层瓦斯含量，严重阻碍了矿井瓦斯治理工作的顺利进展。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种方法简单易行、可靠性强、能够准确测定煤层瓦斯含量的瓦斯抽采管下向钻孔直接测定煤层瓦斯含量的方法。
技术方案：本发明的瓦斯抽采管下向钻孔直接测定煤层瓦斯含量的方法：
（1）利用钻机从煤层顶板巷道向煤层方向施工一个下向钻孔，直至见煤为止，记录见煤的时刻T1；
（2）撤出钻杆，将瓦斯抽采管伸入下向钻孔最底端，在瓦斯抽采管外端口连接瓦斯抽采系统；
（3）在瓦斯抽采管和瓦斯抽采系统之间连接一个气水渣分离器，经瓦斯抽采管从下向钻孔中抽采出来的气体、积水、煤泥混合物进入到气水渣分离器内；气水渣分离器内的气体通过其顶部与瓦斯抽采系统相连的出气管排出，直接被抽入瓦斯抽采系统中，积水和煤泥在重力作用下经设在气水渣分离器内倾斜设置的孔板，积水通过孔板而落入气水渣分离器的底部，并通过气水渣分离器下部的出水口排出；煤泥沿着孔板的倾斜方向从气水渣分离器的出渣口排出；
（4）待下向钻孔中的积水和煤泥抽净后，撤出瓦斯抽采管，将钻机的钻头换成取芯钻头，伸入下向钻孔底端进行取芯，获取煤样；
（5）将获取的煤样装入密封罐密封，记录装入密封罐的时刻T2，装入密封罐的时刻T2与见煤的时刻T1间的时间差值为煤样装罐前的瓦斯解吸时间                                               
Figure 2012104287904100002DEST_PATH_IMAGE002
；
（6）将密封罐与瓦斯解吸速度测定仪相连，进行2个小时的解吸实验，获取一组瓦斯解吸量数据，获取该组瓦斯解吸量数据：在第0-30min内，间隔2min读一次数，在第30-60min内，每隔3~5min读一次数，在第60-120min内，每隔10~20min读一次数；
（7）将获取的瓦斯解吸量数据，代入巴雷尔经验公式
Figure 2012104287904100002DEST_PATH_IMAGE004
计算得出瓦斯损失量，式中：为瓦斯解吸量，
Figure 2012104287904100002DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 2012104287904100002DEST_PATH_IMAGE010
为待定常数，
Figure 2012104287904100002DEST_PATH_IMAGE012
为煤样装罐后的瓦斯解吸时间；
（8）用仪器对密封罐中的煤样测定瓦斯残存量；解吸量、残存量、损失量三者之和即为煤层瓦斯含量。
有益效果：
（1）用瓦斯抽采管抽净下向钻孔内的积水和煤泥后，取芯钻头可取得完整煤样，确保能准确测得煤层的原始瓦斯含量；
（2）方法简单易行、施工快，大大提高了工作效率；
（3）该方法对煤层瓦斯原始状态扰动小，提高测量数据的可靠性。
附图说明
图1是本发明的剖面施工示意图；
图2是本发明中的气水渣分离器示意图。
图中：1—钻机；2—顶板巷道；3—煤层；4—下向钻孔；5—钻杆；6—瓦斯抽采管；7—气水渣分离器；8—出气管；9—孔板；10—出水口；11—出渣口。
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：
本发明的瓦斯抽采管下向钻孔直接测定煤层瓦斯含量的方法，包括采用钻机1、瓦斯抽采管6、气水渣分离器7，气水渣分离器7包括壳体，壳体的上部设有连接瓦斯抽采管6的入口，壳体的顶部设有出气管8，壳体内装有倾斜布置带有若干小孔的孔板9，孔板9斜向一侧开有出渣口11，壳体的下部设有出水10口；直接测定煤层瓦斯含量的具体步骤如下：
（1）首先采用钻机1从煤层顶板巷道2沿下向煤层3方向施工一个下向钻孔4，直至见煤为止，记录见煤的时刻T1；
（2）撤出钻杆5，将瓦斯抽采管6伸入下向钻孔4最底端，在瓦斯抽采管6外端口连接瓦斯抽采系统；
（3）在瓦斯抽采管6和瓦斯抽采系统之间连接一个气水渣分离器7，经瓦斯抽采管6从下向钻孔4中抽采出来的气体、积水、煤泥混合物进入到气水渣分离器7内；气水渣分离器7内的气体通过其顶部与瓦斯抽采系统相连的出气管8排出，直接被抽入瓦斯抽采系统中，积水和煤泥在重力作用下经设在气水渣分离器7内倾斜设置的孔板9，积水通过孔板9而落入气水渣分离器7的底部，并通过气水渣分离器7下部的出水口10排出；煤泥沿着孔板9的倾斜方向从气水渣分离器7的出渣口11排出；
（4）待下向钻孔4中的积水和煤泥抽净后，撤出瓦斯抽采管6，将钻机1的钻头换成取芯钻头，伸入下向钻孔4底端进行取芯，获取煤样；
（5）将获取的煤样装入密封罐密封，记录装入密封罐的时刻T2，装入密封罐的时刻T2与见煤的时刻T1间的时间差值为煤样装罐前的瓦斯解吸时间
Figure 770779DEST_PATH_IMAGE002
；
（6）将密封罐与瓦斯解吸速度测定仪相连，进行2个小时的解吸实验，获取一组瓦斯解吸量数据，获取该组瓦斯解吸量数据：在第0-30min内，间隔2min读一次数，在第30-60min内，每隔3~5min读一次数，在第60-120min内，每隔10~20min读一次数；
（7）将获取的瓦斯解吸量数据，代入巴雷尔经验公式计算得出瓦斯损失量，式中：
Figure 253545DEST_PATH_IMAGE006
为瓦斯解吸量，
Figure 150219DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 323844DEST_PATH_IMAGE010
为待定常数，
Figure 523138DEST_PATH_IMAGE012
为煤样装罐后的瓦斯解吸时间；
（8）用仪器对密封罐中的煤样测定瓦斯残存量；解吸量、残存量、损失量三者之和即为煤层瓦斯含量。

Claims (1)

1.一种瓦斯抽采管下向钻孔直接测定煤层瓦斯含量的方法，其特征在于：
（1）利用钻机(1)从煤层顶板巷道(2)向煤层(3)方向施工一个下向钻孔(4)，直至见煤为止，记录见煤的时刻T1；
（2）撤出钻杆(5)，将瓦斯抽采管(6)伸入下向钻孔(4)最底端，在瓦斯抽采管(6)外端口连接瓦斯抽采系统；
（3）在瓦斯抽采管(6)和瓦斯抽采系统之间连接一个气水渣分离器(7)，经瓦斯抽采管(6)从下向钻孔(4)中抽采出来的气体、积水、煤泥混合物进入到气水渣分离器(7)内；气水渣分离器（7）内的气体通过其顶部与瓦斯抽采系统相连的出气管（8）排出，直接被抽入瓦斯抽采系统中，积水和煤泥在重力作用下经设在气水渣分离器(7)内倾斜设置的孔板(9)，积水通过孔板(9)而落入气水渣分离器（7）的底部，并通过气水渣分离器(7)下部的出水口(10)排出；煤泥沿着孔板(9)的倾斜方向从气水渣分离器(7)的出渣口(11)排出；
（4）待下向钻孔(4)中的积水和煤泥抽净后，撤出瓦斯抽采管(6)，将钻机(1)的钻头换成取芯钻头，伸入下向钻孔(4)底端进行取芯，获取煤样；
（5）将获取的煤样装入密封罐密封，记录装入密封罐的时刻T2，装入密封罐的时刻T2与见煤的时刻T1间的时间差值为煤样装罐前的瓦斯解吸时间                                               
Figure 2012104287904100001DEST_PATH_IMAGE002
；
（6）将密封罐与瓦斯解吸速度测定仪相连，进行2个小时的解吸实验，获取一组瓦斯解吸量数据，获取该组瓦斯解吸量数据：在第0-30min内，间隔2min读一次数，在第30-60min内，每隔3~5min读一次数，在第60-120min内，每隔10~20min读一次数；
（7）将获取的瓦斯解吸量数据，代入巴雷尔经验公式
Figure 2012104287904100001DEST_PATH_IMAGE004
计算得出瓦斯损失量，式中：
Figure 2012104287904100001DEST_PATH_IMAGE006
为瓦斯解吸量，
Figure 2012104287904100001DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 2012104287904100001DEST_PATH_IMAGE010
为待定常数，
Figure 2012104287904100001DEST_PATH_IMAGE012
为煤样装罐后的瓦斯解吸时间；
（8）用仪器对密封罐中的煤样测定瓦斯残存量；解吸量、残存量、损失量三者之和即为煤层瓦斯含量。
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