2种取样方式测定煤层瓦斯含量对比分析

煤层瓦斯含量的快速准确测定对于高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井的防突工作至关重要。分别采用取芯管取样和压风孔口接渣取样在祁南煤矿34下6底板巷、34下5底板巷穿层钻孔进行了32煤层瓦斯含量对比测定试验。结果表明:与孔口接渣取样相比,取芯管取样煤样暴露时间较长,所取煤样粒度较大;暴露时间与取样粒度对损失瓦斯量推算及煤层瓦斯含量测定影响较大。取芯管取样测定煤层瓦斯含量数值较大,在相似取样测定条件下,从安全角度考虑宜采用此方法进行祁南矿32煤层瓦斯含量测定。     

煤层取样测定瓦斯含量的实践与探讨

井下取样过程是煤层瓦斯含量的准确测定与否的关键因素,陈四楼煤矿煤层瓦斯含量的测定方法采用直接法,取样方式采用风排渣孔口接渣取样。本文在介绍陈四楼煤矿测定煤层瓦斯含量方法的基础上,分析取样过程中存在的问题并提出解决方法,总结取样相关的影响因素,介绍现有的先进工艺,为陈四楼煤矿采取煤样、测定瓦斯含量提供帮助。     

一种取煤样方法的可行性验证

针对井下实际测定煤层瓦斯含量的取样过程中瓦斯损失量过多致使测量结果不准确的问题,提出低温(0℃以下)取煤样方法,这种方法能够减少损失量,使煤层瓦斯含量的测定尽可能准确。实验结果表明:随着温度降低,煤对瓦斯的吸附性增强;低温下瓦斯更难从煤体中解吸出来,相同取样时间内瓦斯损失量减少,当温度恢复到原来温度之后,吸附量相差最大为0.088 9 cm3/g,从而证明了低温取煤样方法的可行性。     

煤层瓦斯含量直接测定取样技术研究进展

煤层瓦斯含量的精准测定是煤矿瓦斯灾害防治和瓦斯利用的前提,"保真"取样技术的发展是精准测定煤层瓦斯含量的关键。基于前期研究及文献调研,回顾了煤矿井下煤层瓦斯含量测定取样技术的发展历程,分析了当前我国井下煤层瓦斯含量直接测定取样的代表性技术的原理、技术特点,以及工程应用中的适用条件和攻关难点。深孔定点取样技术解决了取样时间、取样粒度、煤样的原位采集等问题,长距离密闭取芯技术满足了长距离一孔多次测定的瓦斯超前精准探测和区域瓦斯抽采效果评价的需求,低温冷冻取样技术能够抑制煤样瓦斯解吸的温度影响。对煤层瓦斯含量直接测定取样技术的发展趋势进行了展望,认为可视化取样、实时控温、保压取样等工艺发展能够减少测量误差,指出了科技攻关随钻孔内原位测定技术的必要性。     

反循环原位快速取样技术在煤层瓦斯含量准确测定中的应用研究

瓦斯含量测值的准确度是影响矿井瓦斯防治措施制定与实施的关键因素,而实现原位快速取样则是准确测定瓦斯含量的前提条件,为研究不同取样方式对瓦斯含量测值的影响,以仲恒煤矿1320_-11工作面的20_-1^#煤层为例,利用基于反循环钻进原理研发的原位快速取样技术及装置,对相同深度下反循环原位快速取样与孔口接粉取样方式所采取煤样粒度分布情况进行对比分析,对不同取样方式所采取的煤样利用直接法进行可解吸瓦斯含量测定对比分析,并对不同暴露时间、不同煤样粒度对瓦斯损失量的影响进行了实验室分析。结果表明:原位快速取样技术所取样品不受孔壁残粉影响,取样时间短、暴露时间少,煤样粒度大、瓦斯含量测定结果准确性更高。     

反转密封取样装置

直接法测定煤层瓦斯含量中,如何减少或准确推算损失瓦斯量是一个亟待解决的问题。从缩短取样过程中煤样暴露时间角度出发,设计了一种反转密封取样装置,并在祁南煤矿715底板巷24#钻场进行了现场试验。结果表明:该装置能够取到碎屑状煤样,且在取样完成时能够完成对煤样的密封,井下无需转移煤样,直接通过煤样筒利用快接装置进行井下解吸;与传统的岩芯管取芯相比,反转密封取样能够极大缩短取样过程中煤样的暴露时间,井下30 min瓦斯解吸量明显增大,减小了取样过程损失瓦斯量,能够提高直接法测定煤层瓦斯含量的准确性。     

可解吸瓦斯含量的影响因素及修正补偿研究

针对定点取样过程中压风进钻的风压扰动对煤层瓦斯原始含量的影响以及停风后取样测定含量的时间,采用现场测定和实验室研究相结合的方法展开研究。压风进钻见煤后直接取煤样测定含量过程中,破碎解吸量会小于停风一段时间后的解吸量,在停止压风进钻后破碎解吸量迅速上升,2 h后上升的速度逐渐减小直至趋于恒定;井下直接解吸量的测定在压风进钻停风1.5 h后开始用取芯管取煤样为宜。为了加快进度,也可以在直接测定后采用y=24.74+0.26x(其中,y为恒定后的井下直接煤层瓦斯解吸量,x为修正时间)对井下煤层瓦斯解吸量进行修正;实验室破碎解吸量的测定在压风进钻停风后2 h取煤样测定为宜,也可以在不停风测定的基础上加上瓦斯含量为0.2 m³/t的修正量。     

煤层瓦斯含量测定方法优化及现场应用

针对现有瓦斯含量测定过程中存在问题进行了分析,研制出了反循环定点快速取样装置,该装置包括取样钻头、双套管钻杆、双通道汽水龙头、煤样收集装置等。装置采用端头杆一端与取样钻头相连,另一端与双套管钻杆连接;通过钻机驱动双壁钻杆带动取样钻头旋转产生煤渣,利用压风在钻孔底形成压风涡流,将煤样带入双壁钻杆内管吹出进入采样装置。同时利用CHP50M煤层瓦斯含量快速测定仪对收集的煤样进行测定,通过对煤层瓦斯含量测定进行优化的现场应用结果表明：取样时间小于3 min,取样深度大于100 m,取样成功后3~5 min后立刻得到煤层瓦斯含量结果,优化了煤层瓦斯含量测定方法。     

井筒揭煤高压水返渣取煤样方法测瓦斯含量

为了解决井筒揭煤期间井下取芯管取煤样掉钻、卡钻等无法取芯的问题,经过现场试验可以利用高压水返渣取煤样代替取芯管取芯测定煤层原始瓦斯含量。根据赵庄煤矿新建风井实践,高压水返渣取煤样测定的瓦斯含量相比地勘期间所测瓦斯含量提高了6.54%,此方法操作简便易行,所取煤样测定的瓦斯含量准确可靠。     

低温下温度对无烟煤瓦斯吸附能力的影响

井下直接测定煤层瓦斯含量时,常出现煤样温度过高、瓦斯放散量过多导致损失量的推算不准确,使煤层瓦斯含量的测值出现偏差。基于0℃以上的常温时煤对瓦斯的吸附能力随温度降低而增强的性质,提出冷冻取煤样方法,减少吸附瓦斯的损失量,使瓦斯含量的测值更准确。通过实验探究了低温下温度对煤的瓦斯吸附能力的影响,从理论上证明该方法可行。     

瓦斯含量直接测定法在大方煤田的研究

利用DGC型瓦斯含量直接测定装置对煤样进行瓦斯解吸速度和瓦斯解吸量的测定,结合损失量推算模型进行损失瓦斯量的推算和常压解吸量的计算,得出煤层的可解吸瓦斯含量,再通过朗格缪尔方程计算煤层的不可解吸瓦斯量,从而实现煤矿井下煤层瓦斯含量的直接快速测定.经过在大方煤田的现场试验,将直接测定法与间接法测算的煤层瓦斯含量进行比较,反算了煤层瓦斯压力,与实测瓦斯压力进行对比验证.结果表明:直接法和间接法测算的煤层瓦斯含量值、瓦斯压力值相近,该法可为矿井提供了准确可靠的煤层瓦斯基本参数.     

测定瓦斯含量取样方式存在问题分析及解决对策

瓦斯含量测定结果的准确性对于煤矿开采,评估煤层气储量起着至关重要的作用,本文重点对井下直接测定瓦斯含量常见取样方式进行总结。通过分析井下实际生产中常用的直接测定瓦斯含量的取样方式,找出采用该对应取样方式对煤层瓦斯含量测定结果影响的主要因素,并通过对主要影响因素的综合考虑,试图找到一种更可靠,更简便,测定结果更加准确的测定瓦斯含量的取样方法。     

低温对煤中瓦斯放散的抑制作用

针对煤矿井下瓦斯含量测定中煤样温度过高、瓦斯放散量过多导致损失量推算出现偏差,使煤层瓦斯含量测值不准确的问题,基于煤的瓦斯放散速度随温度升高而增加的性质,提出了低温(0℃以下)取煤样的方法,以期通过抑制瓦斯的放散来提高瓦斯含量测值的准确性。结合实验室现有条件,设计了低温条件下煤的吸附/解吸实验。结果表明,低温取样可以增加煤对瓦斯的吸附性能,减慢瓦斯放散速度,尤其是对解吸初期影响较大,低温对煤中的瓦斯放散具有抑制作用。     

可拆卸定点取样装置在高突低透气性煤层中取样工艺优化研究

煤矿瓦斯治理过程中,瓦斯赋存情况能否准确掌握,直接影响着瓦斯防治效果。针对发耳煤矿高突低透气性煤层瓦斯赋存特点,引进优化改进后的可拆卸定点取样装置进行现场对比试验,以寻得适用13_-2~#煤层的最佳取样方式,保证取样的有效性,提高瓦斯含量测定的准确性。在同等条件下,通过改变取样钻孔倾角,发现上向孔取样效果优于下向孔,且取样钻孔倾角过大时,取样效果明显降低;在同等条件下,通过改变取样深度,发现随着取样深度的增加,取样效果逐渐降低,当取样深度大于100 m时,所取煤样不能有效保证瓦斯含量测定所需煤样。同时,为了保证可拆卸定点取样装置取样的最大效果,取样钻孔设计应考虑压风管风压、钻孔倾角和取样深度,取样过程中应保证钻杆-钻杆、钻杆-尾辫之间的密封性。     

SDQ-73型深孔取样装置在松软高突煤层中的适用性研究

煤层瓦斯含量井下直接测定结果的准确性很大程度上取决于所取煤样的质量。针对松软高突煤层中取样问题的现状,展开了SDQ-73型深孔取样装置在松软高突煤层的适用性研究。通过在首山一矿二1煤层12050、12061工作面的井下试验,分别完成了SDQ-73取样适用性试验及孔口接粉取样试验,并对两种取样方法的测试结果进行对比分析,得出该深孔快速取样装置可实现在松软高突煤层中的深孔、定点、快速取样,且取样质量明显高于传统的孔口接粉取样,完全符合GB/T23250《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》的取样要求。     

井下长距离定点保压密闭煤层瓦斯含量测定取样技术

针对煤矿井下现有瓦斯含量测试技术存在的取样深度浅、精度低、瓦斯易逸散等不足,将定向钻进技术与密闭取心技术结合,开发了基于井下定向孔的煤样长距离定点保压密闭采心方法,即先利用定向钻孔长距离精确钻进至取样点,然后采用煤层密闭取样装置进行煤样保压密闭采取,主要包括取样定向孔设计、套管孔段和定向孔段施工、单点煤样采取和单孔多次取样等工艺步骤,选配了配套钻进与取样装备,并在焦作某矿进行了现场试验。结果表明,采用经改进的采样工艺方法和装备,成功完成5次煤样采取,煤样采取率100%,保压密闭成功率100%,最大取样深度达到491 m,是现有技术取样深度的6倍以上,实际取样点与设计位置偏差小于0.5%,显著提高了井下煤样采取精度,并减少了瓦斯逸散,确保煤层瓦斯参数测试的准确性,可为矿井工程设计与评估提供准确的参考依据。     

煤层瓦斯含量测定方法评述

煤层瓦斯含量是煤矿瓦斯主要基础参数,对瓦斯含量测定的准确度影响到矿井的设计及安全生产管理,科学实验。对国内外煤层瓦斯含量测定方法的研究和应用情况作了介绍,并侧重对我国煤层瓦斯含量的应用情况加以描述。并重点指出,当前我国用直接法在地勘及井下钻孔中采集煤样测定瓦斯含量时,煤样暴露初始解吸瓦斯损失量计算中的不准确性,并指出在采集煤样时的改进意见。     

恒压条件井下煤样瓦斯解吸规律研究

为了准确测定煤层瓦斯含量,在煤矿井下采集煤样测定瓦斯解吸数据,运用法和幂函数法推算瓦斯损失量,结果表明:利用法推算损失量时,暴露时间7min,解吸时段16min推算的损失量较准确,利用幂函数法推算损失量时,暴露时间2min,解吸时段30min推算的损失量较准确,两种方法比较,法更符合此煤样的解吸规律。使用深孔定点取样装置采集煤样具有定点、快速及测值准确的优点。     

地勘解吸法t~(1/2)规律推算煤样瓦斯损失量效果分析

地勘解吸法煤层瓦斯含量测定是由煤样瓦斯解吸量测定、煤样残存瓦斯含量测定以及取芯过程煤样损失瓦斯量推算3个步骤构成的。针对用地勘解吸法t~(1/2)规律推算煤样瓦斯损失量存在着计算偏差问题,通过对国内多个矿区用间接法和实测的瓦斯涌出量与t~(1/2)法测定结果比较,反算煤层瓦斯含量等方法验证,得到地勘解吸法瓦斯量计算偏差随钻孔深度的变化幅度以及普遍存在测值偏低程度、随孔深增加而加大的趋势。以峰峰煤田羊渠河井田和沈阳煤田红阳井田煤层瓦斯含量地勘解吸法实测结果为例,根据地勘解吸法t~(1/2)规律推算采样过程煤样损失瓦斯量的合理性,研究了煤样瓦斯损失与埋深之间的关系,分析了造成煤样瓦斯损失量偏差的原因,为合理取样工作提供参考。     

深孔定点快速取样技术在钻屑瓦斯解析指标 K1值测试中的应用

钻屑瓦斯解析指标K1值是综合反映煤层瓦斯含量及卸压初期瓦斯解吸速度大小的指标,是确定煤层局部突出危险性程度的关键参数,对煤与瓦斯突出灾害防治起到了重要作用。本文针对煤矿采用麻花钻杆机械排渣取样方法取样测试K1值过程中存在的无法准确确定取样位置和煤样暴露时间,有效测试深度浅,现场测值与实际情况误差较大等问题,利用基于反循环钻进原理研发的深孔定点快速取样技术及装置对K1值合理有效取样测试深度进行了研究。研究结果表明：深孔定点快速取样技术利用双壁钻杆的中心管将钻孔底部煤样快速排出,所取煤样中未掺混钻孔壁上的煤粉,达到了定点取样的要求,保证了测定煤样的有效性,且取得足够数量的煤样时间不超过2min,有效降低了煤样暴露时间,可以有效提高时K1值的有效测定深度及测定结果的准确性,在仲恒煤矿和湾田煤矿采用深孔定点快速取样技术可增加钻屑解吸指标K1值有效测试深度至30m。