瓦斯含量的快速測(cè)定方法 綜述

技術(shù)原理

煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷貉兄频腤P-1型井下煤層瓦斯壓力（含量）快速測(cè)定儀是根據(jù)煤樣瓦斯解吸速度隨時(shí)間冪函數(shù)變化關(guān)系（利用瓦斯解吸特征指標(biāo)V1值，計(jì)算出煤層瓦斯含量、煤層瓦斯壓力）

的原理而設(shè)計(jì)的。

特點(diǎn)及適用范圍

適用于煤礦井下回采或掘進(jìn)工作面快速測(cè)定煤體中瓦斯解吸量，及時(shí)了解工作面前方瓦斯含量、瓦斯壓力分布情況，以及防突預(yù)測(cè)指標(biāo)K1、K t 等重要瓦斯參數(shù)。儀器所測(cè)定的煤樣必須是新鮮、干燥的

煤樣。

裝備配置

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一、主要測(cè)定儀器

1．儀器特點(diǎn)

該儀器具有：體積小、重量輕、測(cè)定時(shí)間短，不影響正常工作，自動(dòng)完成測(cè)定、存儲(chǔ)、計(jì)算、顯示、打印等工作，操作簡(jiǎn)便、省時(shí)省力、高效快捷、準(zhǔn)確可靠、一次測(cè)定可測(cè)算出多種瓦斯重要參數(shù)。為快速、簡(jiǎn)潔預(yù)測(cè)瓦斯量提供了可靠的測(cè)定手段和依據(jù)。是一套比較完善、可靠的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)新技術(shù)裝備。

2. 主要測(cè)定參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)

1）測(cè)定參數(shù)

Kt—煤樣瓦斯解吸速度衰減系數(shù)，煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性重要指標(biāo)之一；

K1—煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性重要指標(biāo)之一，ml/g.min；

V1—單位重量煤樣暴露第一分鐘的瓦斯解吸速度，與煤層瓦斯

含量、煤層瓦斯壓力有直接關(guān)系，ml/g.min；

Q2—瓦斯解吸速度衰減系數(shù)；

W—煤層瓦斯含量預(yù)測(cè)值，ml/g；

P—煤層瓦斯壓力預(yù)測(cè)值，MPa；

R—相關(guān)系數(shù)，反映測(cè)定結(jié)果的可靠性。

2）技術(shù)指標(biāo)

瓦斯解吸量 0～60 ml/min;

瓦斯含量 2～30 ml/g;

瓦斯壓力 0.1～6.0 MPa;

測(cè)量精度 ±2% FS;

顯示方式 8位液晶(LCD)數(shù)碼顯示; 持續(xù)工作時(shí)間 8h以上;

工作環(huán)境溫度 0～40℃;

工作環(huán)境濕度 ≤95%;

工作環(huán)境壓力 85～110Kpa;

寸尺、質(zhì)量 250×145×67mm, 2kg;

防爆類(lèi)型 煤礦用本質(zhì)安全型，ibI(150℃)。

二、測(cè)定步驟

1）打開(kāi)儀器上的電源開(kāi)關(guān)，儀器進(jìn)入選擇狀態(tài)，屏幕上顯示出“b c d”提示信息。其中：b字符表示按顯示鍵后，選擇顯示剛剛測(cè)定最終結(jié)果方式；c字符表示按測(cè)試鍵后，選擇測(cè)定工作方式；d字符表示按打印鍵后，選擇打印測(cè)定數(shù)據(jù)和最終結(jié)果工作方式。

2）按測(cè)試鍵表示儀器選擇測(cè)定工作方式，待分別輸入A、B、C常數(shù)及CO試驗(yàn)編號(hào)后，屏幕上顯示出“TT”提示信息，等待進(jìn)入數(shù)據(jù)采集過(guò)程。儀器在井下可存儲(chǔ)15組測(cè)定數(shù)據(jù)和測(cè)定最終結(jié)果，其試驗(yàn)編號(hào)為01～15的數(shù)字，輸入時(shí)應(yīng)一一對(duì)應(yīng)。

3）在選定的煤壁打鉆鉆至預(yù)定的取樣深度時(shí)，應(yīng)再按測(cè)定（C）鍵，儀器開(kāi)始自動(dòng)記錄煤樣暴露時(shí)間。

4）將取出的煤樣經(jīng)分篩后，立即將煤樣裝入煤樣罐內(nèi)，擰緊罐蓋并與儀器的進(jìn)氣接口連接好。

5）當(dāng)儀器顯示暴露時(shí)間為2min時(shí)，儀器開(kāi)始自動(dòng)測(cè)定數(shù)據(jù)。測(cè)定時(shí)，屏幕顯示的前4位數(shù)據(jù)為測(cè)定時(shí)間，后4位數(shù)據(jù)為測(cè)定值。整

個(gè)測(cè)定過(guò)程為5min。當(dāng)測(cè)定結(jié)束后，儀器將會(huì)自動(dòng)逐次顯示測(cè)定結(jié)果，并返回到選擇狀態(tài)下，完成一次測(cè)定過(guò)程。

6）通過(guò)按顯示鍵，可反復(fù)顯示當(dāng)前測(cè)定的最終結(jié)果。在屏幕上顯示字符代表如下參數(shù)：

A=代表K1值參數(shù) B=代表Kt值參數(shù)

C=代表Q2值參數(shù) D=代表V1值參數(shù)

E=代表W值參數(shù) F=代表P值參數(shù)

H=代表R值參數(shù)

7）出井后，將打印機(jī)及打印機(jī)供電電源連接后，在選擇狀態(tài)下，按d鍵，輸入所要的打印出的試驗(yàn)組編號(hào)，即可打印出該組的測(cè)定數(shù)據(jù)和最終測(cè)定結(jié)果。

國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

（1）利用 WP-1型井下煤層瓦斯壓力（含量）快速測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定

煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷貉兄频腤P-1型井下煤層瓦斯壓力（含量）快速測(cè)定儀是根據(jù)煤樣瓦斯解吸速度隨時(shí)間冪函數(shù)變化關(guān)系（利用瓦斯解吸特征指標(biāo)V1值，計(jì)算出煤層瓦斯含量、煤層瓦斯壓力）

的原理而設(shè)計(jì)的。它適用于煤礦井下回采或掘進(jìn)工作面快速測(cè)定煤體中瓦斯解吸量，及時(shí)了解工作面前方瓦斯含量、壓力分布情況，以及

防突預(yù)測(cè)指標(biāo)K1、K t 等重要瓦斯參數(shù)。是一套比較完善、可靠的預(yù)

測(cè)預(yù)報(bào)新技術(shù)裝備。

（2）利用QPC-1型煤層瓦斯壓力（含量）快速測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定 煤科總院重慶分院研制的QPC-1型煤層瓦斯壓力（含量）快速測(cè)定儀是根據(jù)鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)與煤層瓦斯壓力相關(guān)關(guān)系設(shè)計(jì)的，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定的K1值及解吸試驗(yàn)確定的待定系數(shù)A、B，按K1=APB計(jì)算瓦斯壓力。

應(yīng)用案例

按前述檢驗(yàn)方法在平煤十礦戊9-10 20150工作面開(kāi)切眼及進(jìn)、回風(fēng)巷

進(jìn)行了測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表1所示。從表1中可以看出，用WP-1型井下煤層瓦斯含量快速測(cè)定儀實(shí)測(cè)的瓦斯含量值和鉆屑解吸法測(cè)定的煤層瓦斯含量值比較接近，其相對(duì)誤差小于9%。

表1 平煤十礦戊9-10 20150工作面開(kāi)切眼及進(jìn)、回風(fēng)巷測(cè)定結(jié)果

2.王顯政、楊富等，《煤礦安全新技術(shù)》，煤炭工業(yè)出版社，2002年12月；

3.于不凡、王佑安，《煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊(cè)》，煤炭工業(yè)出版社，2000年8月；

4.于不凡、王佑安，《煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊(cè)》（修訂版），2005年11月；

5.周世寧 林柏泉著，《煤層瓦斯賦存與流動(dòng)理論》，煤炭工業(yè)出版社，1999年2月；

6.林柏泉 張建國(guó)編著，《礦井瓦斯抽放理論與技術(shù)》，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1996年8月；

7.中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測(cè)定方法》（MT/T 638-1996），1996年；

8.中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《煤層氣測(cè)定方法（解吸法）》（MT/T 77-94），1994年；

9.中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》（AQ 1018-2006），2006年；

10.煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷�，《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法的研究》，“七五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目，1990年；

11.煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷�，《GWRVK-1型瓦斯解吸儀及配套取樣裝備的研制》 “七五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目，1990年；

12.煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷海�《AMG-1型自動(dòng)化地勘瓦斯解吸儀的研制》“八五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目，1995年；

13.煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷�，《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法及規(guī)范研究》，“八五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目，1995年；

14.賈東旭、王兆豐等，我國(guó)地勘解吸法存在的問(wèn)題分析，《煤炭科學(xué)技術(shù)》，第34卷第4期，2006（4），88～90；

15.夏紅春、程遠(yuǎn)平、李順?lè)�，基于最小二乘法的礦井深部區(qū)域瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，《礦業(yè)安全與環(huán)�！�，第29卷第4期，2002（8）：13～16；

16.張子戌、袁崇孚，瓦斯地質(zhì)數(shù)學(xué)模型方法，《煤炭學(xué)報(bào)》，第24卷第4期，1999（8）：368～372；

17.趙益芳、張兆瑞、李有忠，利用速度法預(yù)測(cè)礦井新盤(pán)（采）區(qū)瓦斯涌出量的研究，《太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)》，第32卷第4期，2002

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18.題正義、楊艷國(guó)、丁濤，瓦斯涌出量的模糊數(shù)學(xué)與灰色系統(tǒng)理論的預(yù)測(cè)，《遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》，第19卷第2期，2002（7）：127～129；

19.謝萬(wàn)星、孫惠民，礦井瓦斯涌出量的灰色預(yù)測(cè)，《煤礦安全》，第33卷第4期，2002（4）：32～33；

20.劉新喜、王勇、趙云勝，回采工作面瓦斯涌出特征及灰色預(yù)測(cè)模型，《中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)》，第11卷第1期，2001（2）：11～16；

21.劉新喜、趙云勝，用灰色建模法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量，《中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)》，第10卷4期，2000（8）：51～54；

22.施士亮、劉寶琛，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的礦井瓦斯涌出預(yù)測(cè)模型及其應(yīng)用，《礦冶工程》，第19卷第1期，1999（3）：21～23；

23.朱川曲，采煤工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，《中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)》，第9卷第2期，1999（4）：42～45；

24.劉新喜、木合塔爾扎日等，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，《安全與環(huán)境工程》，第9卷第1期，2002年3月。