CN114198139A - 一种煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法，包括以下步骤：S1、施工钻孔，钻孔到位后退钻；S2、更换取芯位置，重新进钻到指定位置并开始取样，记录底部待取煤样暴露时间t；S3、根据取样样品测定煤层瓦斯含量Q，同时，获取第一参数，根据待取煤样暴露时间t、煤层瓦斯含量Q，以及第一参数，计算得到煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量。通过本发明，能够提高瓦斯损失量的测量精度。

Description

一种煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法
技术领域
本发明属于煤矿安全技术领域，特别是涉及一种煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法。
背景技术
钻孔取样是煤矿井下瓦斯含量测定的主要手段，钻孔取样测定煤层瓦斯含量是矿井瓦斯灾害防治、瓦斯资源开发利用的基础性工作。（GB/T 23250-2009）分别从采样、测定方法及步骤、数据处理等方面详细叙述了煤层瓦斯含量的测定方法。
其中采样方法可简述为：
1、施工钻孔；
2、退出钻杆，装上煤芯取样器后重新将其放置到钻孔底部；
3、开始采集煤样。
在钻孔施工完成、退出钻杆、并重新送去取样器的时间段内，钻孔底部待取煤样瓦斯经孔底煤壁向钻孔逸散，造成了一部分的瓦斯损失。
国标计算方法中的损失瓦斯量定义为：“从煤样暴露到装罐结束（开始解吸测定）所用的时间”，这里的“暴露时间”定义为“取煤芯（屑）开始时刻”，并不包括前文所述时间段内，钻孔底部待取煤样的瓦斯损失量。
而实际操作中，会因为某些原因造成此段时间较长，无法对这段时间内的瓦斯损失量忽略，或者需要这一段时间内的瓦斯损失量以便增加最后测定的精度时，便需要计算该段时间内的瓦斯损失量。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法，以增加瓦斯损失量的测定精度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法，包括以下步骤：
S1、施工钻孔，钻孔到位后退钻；
S2、更换取芯位置，重新进钻到指定位置并开始取样，记录底部待取煤样暴露时间t；
S3、根据取样样品测定煤层瓦斯含量Q，同时，获取第一参数，根据待取煤样暴露时间t、煤层瓦斯含量Q，以及第一参数，计算得到煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量。
所述煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量的计算公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，V r表示煤中挥发分含量；M表示煤样质量，a表示瓦斯涌出衰减系数，Q表示煤层瓦斯含量，S表示孔底煤壁面积。
所述第一参数包括煤中挥发分含量、煤样质量、瓦斯涌出衰减系数、S表示孔底煤壁面积。
测定煤层瓦斯含量Q时，采用GB/T 23250-2009方法。
底部待取煤样暴露时间t为井下取样过程的开始退钻时间与退钻结束时间之间的时间差。
区别于现有技术，本发明提供的一种煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法，通过记录底部待取煤样暴露时间t，以及获取相关参数，可以实现煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定，能够提高瓦斯损失量的测量精度。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明提供的一种一种煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明做进一步的详细说明。应当理解，此外所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都将属于本发明保护的范围。
参照附图1，本发明提供了一种煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法，包括以下步骤：
S1、施工钻孔，钻孔到位后退钻；
S2、更换取芯位置，重新进钻到指定位置并开始取样，记录底部待取煤样暴露时间t；
S3、根据取样样品测定煤层瓦斯含量Q，同时，获取第一参数，根据待取煤样暴露时间t、煤层瓦斯含量Q，以及第一参数，计算得到煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量。
其中，所述第一参数包括煤中挥发分含量、煤样质量、瓦斯涌出衰减系数、S表示孔底煤壁面积。测定煤层瓦斯含量Q时，采用GB/T 23250-2009方法。此外，底部待取煤样暴露时间t为井下取样过程的开始退钻时间与退钻结束时间之间的时间差。下面介绍本发明中煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量的计算原理如下。
其中，孔底煤壁瓦斯涌出强度与暴露时间的函数关系表示为：
q t = q 0 e - a t ； （1）
其中，q t表示煤壁暴露时间为t时，煤壁上的瓦斯涌出强度；
t表示暴露时间，即开始退钻至换上取样器后重新取样开始之间的时间差；e为自然对数底；a表示瓦斯涌出衰减系数；q 0表示暴露煤壁初始瓦斯涌出强度。
其中，井下暴露煤壁初始瓦斯涌出强度表示为：
q 0=0.026[0.0004(V r )2+0.16]⋅Q ； （2）
其中，V r表示煤中挥发分含量；Q表示煤层瓦斯含量。
其中，从退钻至取芯装置送至孔底时间段，钻孔前方待取一定质量的煤样经孔底煤壁瓦斯涌出量可表示为：
Figure 39776DEST_PATH_IMAGE002
； （3）
求解可得：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
（4）
其中，V 0表示从退钻至取芯装置送至孔底时间段钻孔前方待取煤样（煤样质量M）经孔底煤壁瓦斯涌出量；S表示孔底煤壁面积。
其中，煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量Q11表示为：
Figure 143867DEST_PATH_IMAGE004
； （5）
其中，M为煤样质量；
将式（2）、式（5）、孔底煤壁面积S代入式（4），可得：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
（6）
整理得：
Figure 923604DEST_PATH_IMAGE006
； （7）
其中，V r表示煤中挥发分含量；M表示煤样质量，a表示瓦斯涌出衰减系数，Q表示煤层瓦斯含量，S表示孔底煤壁面积。因此，通过式（7）可以计算所述煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量。
具体的，本发明按照（GB/T 23250-2009）要求进行煤层瓦斯含量井下直接测定方法步骤，对目标煤样进行瓦斯含量测定。除记录（GB/T 23250-2009）中规定的相关数值外，详细记录井下取样过程的开始退钻时间、退钻结束时间，两者相减得到待取煤样的暴露时间t。收集待取煤样瓦斯涌出衰减系数、煤中挥发分含量、孔底煤壁面积等相关数值，相应煤样质量；按照（GB/T 23250-2009）得出煤样瓦斯含量Q；将各已知量代入式（7）中，可以计算得出Q11。
区别于现有技术，本发明提供的一种煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量计算方法，通过钻孔前方待取煤样瓦斯经孔底煤壁向钻孔逸散，确定孔底煤壁瓦斯涌出强度与暴露时间的函数关系；根据孔底煤壁瓦斯涌出强度，确定井下暴露煤壁初始瓦斯涌出强度；从退钻至取芯装置送至孔底时间段，钻孔前方待取一定质量的煤样经孔底煤壁瓦斯涌出量，进而确定煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量。通过本发明，能够提高瓦斯损失量的测量精度。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、施工钻孔，钻孔到位后退钻；
S2、更换取芯位置，重新进钻到指定位置并开始取样，记录底部待取煤样暴露时间t；
S3、根据取样样品测定煤层瓦斯含量Q，同时，获取第一参数，根据待取煤样暴露时间t、煤层瓦斯含量Q，以及第一参数，计算得到煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量。
2.根据权利要求1所述的煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法，其特征在于，所述煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量Q11的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，V r表示煤中挥发分含量；M表示煤样质量，a表示瓦斯涌出衰减系数，Q表示煤层瓦斯含量，S表示孔底煤壁面积。
3.根据权利要求1所述的煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法，其特征在于，所述第一参数包括煤中挥发分含量、煤样质量、瓦斯涌出衰减系数、S表示孔底煤壁面积。
4.根据权利要求1所述的煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法，其特征在于，测定煤层瓦斯含量Q时，采用GB/T 23250-2009方法。
5.根据权利要求1所述的煤矿钻孔底部待取煤样瓦斯损失量测定方法，其特征在于，底部待取煤样暴露时间t为井下取样过程的开始退钻时间与退钻结束时间之间的时间差。
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