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煤层透气性系数测定方法中瓦斯含量计算存在的问题及建议

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煤炭科技 2024年第2期45卷 120-122页

作者：薛文涛河南焦煤能源科学技术研究所河南焦作454002

《煤层透气性系数测定方法—径向流量法》(MT/T 1173—2019)中规定了径向流量法测定煤层透气性系数的过程方法,在其依据煤层瓦斯压力计算瓦斯含量时存在单位换算的问题,造成瓦斯含量间接计算值与实测结果值偏差较大,甚至比极限吸附量还... 详细信息

《煤层透气性系数测定方法—径向流量法》(MT/T 1173—2019)中规定了径向流量法测定煤层透气性系数的过程方法,在其依据煤层瓦斯压力计算瓦斯含量时存在单位换算的问题,造成瓦斯含量间接计算值与实测结果值偏差较大,甚至比极限吸附量还要大些。针对此问题,理论分析了瓦斯压力、瓦斯含量之间的相互换算,并结合工程应用实际情况给出了标准在工程应用中的建议。

关键词：煤层透气性系数瓦斯含量问题建议

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瓦斯含量法预测突出危险新技术

煤炭学报 2007年第3期32卷 276-280页

作者：胡千庭邹银辉文光才赵旭生中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 山东科技大学资源与环境工程学院山东青岛266510 煤炭科学研究总院重庆分院重庆400037

介绍了瓦斯含量直接快速测定工艺装备和基于瓦斯含量指标突出危险性深孔预测等方面研究所取得的新成果.利用新开发的取芯装备直接在井下取芯测定煤层瓦斯含量,取样深度超过了50 m,瓦斯含量测定时间一般不超过8 h.经过理论分析、数值模... 详细信息

介绍了瓦斯含量直接快速测定工艺装备和基于瓦斯含量指标突出危险性深孔预测等方面研究所取得的新成果.利用新开发的取芯装备直接在井下取芯测定煤层瓦斯含量,取样深度超过了50 m,瓦斯含量测定时间一般不超过8 h.经过理论分析、数值模拟和现场考察对比试验结果表明:采用瓦斯含量指标预测突出危险性具有良好的敏感性,瓦斯含量指标预测突出危险在技术上是可行的.

关键词：瓦斯含量突出预测取样工艺敏感性预测深度

考虑钻屑粒度分布影响的瓦斯含量补偿模型可靠性评价

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考虑钻屑粒度分布影响的瓦斯含量补偿模型可靠性评价

作者：刘嫄嫄中国矿业大学

学位级别：硕士

煤层瓦斯含量的准确测定对高效开展煤矿安全工作意义重大。瓦斯损失量的计算是直接法测瓦斯含量中的关键步骤,主要由解吸补偿模型对现场解吸数据拟合推算获得,往往是煤层瓦斯含量测定的误差来源。近年来矿井开采不断向深部延伸,煤层地... 详细信息

煤层瓦斯含量的准确测定对高效开展煤矿安全工作意义重大。瓦斯损失量的计算是直接法测瓦斯含量中的关键步骤,主要由解吸补偿模型对现场解吸数据拟合推算获得,往往是煤层瓦斯含量测定的误差来源。近年来矿井开采不断向深部延伸,煤层地应力增大,井下钻取获得的小粒径煤屑增多,导致瓦斯损失量推算误差较大。尽管学者们做了大量补偿模型优化工作,但在利用补偿模型对瓦斯损失量进行推算时,未考虑煤样实际粒度分布变化对补偿模型可靠性的影响。基于此,为探究钻屑实际粒度分布差异对推算瓦斯损失量准确性的影响,本文在获得不同粒级煤粒解吸特征及钻屑实际粒度分布规律的基础上,通过实验室制备不同粒度分布的样品对井下钻屑解吸开展相似模拟实验,系统地研究了各补偿模型的可靠性及优选补偿模型推算瓦斯损失量的误差,提出了较小误差范围内实测解吸规律与优选模型相符的拟合解吸时间节点及井下钻屑取样的极限暴露时间。主要得出以下结论:1)获得了不同粒级的煤粒解吸特征。钻屑初期解吸速率及初期瓦斯解吸量与钻屑粒级成呈负相关关系。小粒级颗粒的解吸量在解吸阶段前期已较为接近120 min内的解吸量最大值,而大粒级颗粒的解吸量还需后期累积才能达到该值。在解吸时间为4 min时,最小粒级颗粒解吸量占据了所有解吸量的一半,最大粒级占据了所有解吸量的3/10。2)定量分析了粒度分布的不同考虑条件下煤粒解吸参数扩散系数的差异性。结果表明,考虑煤粒实际粒度分布和仅考虑筛分粒级内的粒度分布时求解的扩散系数的差异率最大可达到65.2%。说明基于解吸规律对相关参数进行值计算时,不能忽视煤样实际粒度分布对参数求解的影响。3)为探究钻屑粒度分布不同所引起的解吸规律差异对瓦斯补偿模型可靠性的影响,基于实际取样过程中钻屑粒度分布的变化,通过控制实验样品中粒级为1～3 mm大颗粒以及＜0.074 mm的小颗粒的粒度分布占比,开展井下钻屑解吸法的相似模拟实验。利用线性回归的方法对不同粒度分布下煤粒解吸规律与瓦斯损失量补偿模型的匹配程度进行分析,得出各粒度分布下,拟合时间节点为15 min时,巴雷尔式及孙重旭式模型可靠性较好,即解吸时间15 min之前的解吸规律与模型函数关系较为符合。4)分析了不同粒度分布下优选补偿模型巴雷尔式及孙重旭式推算的瓦斯损失量误差并进行了现场验证。结果表明利用巴雷尔式对瓦斯损失量进行推算时,推算量总是偏小,整体而言,小颗粒粒度分布占比大的样品比大颗粒粒度分布占比大的样品推算误差小,但误差最小也达30%。而孙重旭式推算的瓦斯损失量总是偏大,小颗粒粒度分布占比大的样品推算误差为2%～10%,大颗粒粒度分布占比大的样品推算误差为0.1%～6%,整体而言,随着小粒径颗粒变多,其瓦斯损失量推算误差增大。在符合国标要求的暴露时间（少于5 min）内,巴雷尔式的推算误差随着暴露时间的增加,误差增大,而孙重旭式的推算误差随着暴露时间的增加没有明显增大的趋势。在现场实际应用时,在条件允许条件下,推荐使用孙重旭式进行瓦斯损失量推算,极限暴露时间为4 min。现场验证结果证实了拟合时间节点,极限暴露时间以及优选模型推算误差范围的正确性。本论文共有图34幅,表22个,参考文献88篇。

关键词：瓦斯治理瓦斯含量瓦斯损失量煤粒解吸粒度分布

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煤层瓦斯含量直接测定取样技术研究进展

矿业安全与环保 2021年第4期48卷 113-117页

作者：邓楠煤炭科学技术研究院有限公司北京100013

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... 详细信息

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。

关键词：瓦斯含量定点取样密闭取样冷冻取样钻孔内原位测定

瓦斯含量法在工作面顺层钻孔有效排放半径考察中的应用

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煤炭技术 2016年第6期35卷 175-176页

作者：周锦萱孙臣冯康武覃俊邓华易马琳瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

采用瓦斯含量法,对狗场煤矿5^#煤层5102回采工作面Ф75 mm顺层钻孔有效排放半径进行了考察。现场实践证明,瓦斯含量法可以用于顺层钻孔排放半径的考察。

关键词：瓦斯含量顺层钻孔有效排放半径

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基于叠前AVO属性的煤层瓦斯含量预测

地球物理学进展 2020年第5期35卷 2033-2039页

作者：章静吴海波张平松董守华臧子婧安徽理工大学地球与环境学院淮南232001 中国矿业大学资源与地球科学学院徐州221116

瓦斯富集一直以来都是威胁煤矿安全生产的重要因素,如何对其精准预测是值得深入探究的问题.为此,本文以沁水盆地南缘某矿的3#煤层为研究对象,基于叠前地震数据体提取的AVO属性预测目标煤层的瓦斯含量.先通过对叠前三维地震数据进行超道... 详细信息

瓦斯富集一直以来都是威胁煤矿安全生产的重要因素,如何对其精准预测是值得深入探究的问题.为此,本文以沁水盆地南缘某矿的3#煤层为研究对象,基于叠前地震数据体提取的AVO属性预测目标煤层的瓦斯含量.先通过对叠前三维地震数据进行超道集计算和角道集抽取等的处理,计算叠前AVO属性,得到截距(P)、梯度(G)、流体因子(P*G)、拟泊松比(P+G)、横波反射系数(P-G)等多个属性参数的沿层切片.再通过蝙蝠(BA)算法优化BP神经网络的权值和阈值来优化预测模型,构建AVO属性与瓦斯含量间的非线性映射关系,并利用井数据训练非线性预测模型.最终,基于训练后的BA-BP神经网络模型预测研究区内3#煤层的瓦斯含量.通过对比分析研究区内目标煤层9口钻井处的预测结果与实测结果,显示该方法的预测误差较小;表明基于BA-BP神经网络预测模型,以AVO属性为输入,进行煤层瓦斯含量的非线性预测是可行的.

关键词： AVO属性 BA算法 BP神经网络瓦斯含量

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碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术研究

煤田地质与勘探 2022年第8期50卷 93-98页

作者：龙威成孙四清陈建中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 淮南矿业(集团)有限责任公司安徽淮南232001

随着矿井采掘、钻探等技术的快速发展和矿井提能增效的需求日增,区域超前探测煤层瓦斯含量的需求越来越迫切。近年来研发的井下长钻孔高压水密闭取心瓦斯含量测定技术已应用于中硬煤层矿区,效果显著,但在碎软煤层中应用存在局限性。针... 详细信息

随着矿井采掘、钻探等技术的快速发展和矿井提能增效的需求日增,区域超前探测煤层瓦斯含量的需求越来越迫切。近年来研发的井下长钻孔高压水密闭取心瓦斯含量测定技术已应用于中硬煤层矿区,效果显著,但在碎软煤层中应用存在局限性。针对采用现有定向钻孔高压水密闭取心技术进行碎软煤层取心时,存在煤心易冲散、孔壁易坍塌、喷孔、取心率低、安全风险大的问题,并结合矿井钻取含原始水分煤样的需求,提出采用“气体取心钻进+气体输送封堵球+高压水与气体联合密闭煤心”的双循环介质碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术工艺,研发了基于井下压风取样钻进的长距离干式密闭取心系统,以压风代替压水用于钻孔排渣、取心钻头冷却和封堵球输送;以风和水两种介质组合打压驱动密闭取心装置在孔内关闭。选取淮南矿区某矿同一区域的主采煤层进行试验,碎软煤层井下长距离定点密闭取心瓦斯含量测值为6.65~7.82 m^(3)/t,常规取心瓦斯含量测值为5.11~6.45 m^(3)/t。工程试验表明,碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术为碎软煤层井下长距离测定瓦斯含量提供了一种新途径,实现碎软煤层井下精准定点、长距离瓦斯含量精确测定,可解决碎软煤层井下大区域探测瓦斯赋存信息需求,保障矿井安全高效生产。

关键词：密闭取心定点取心碎软煤层瓦斯含量压风钻进

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煤层瓦斯含量测定过程气成分差异研究

安全与环境学报 2020年第3期20卷 925-929页

作者：龙威成中煤科工集团西安研究院有限公司西安710077

煤层瓦斯成分是煤矿瓦斯灾害防治和煤层气资源开发利用的基础参数。不同测试方法或不同测试阶段煤层瓦斯成分的较大差异给生产实践带来较大困扰和使用上的不便。通过对以往地面和井下瓦斯(煤层气)含量测试结果中气成分的数据分析,研究... 详细信息

煤层瓦斯成分是煤矿瓦斯灾害防治和煤层气资源开发利用的基础参数。不同测试方法或不同测试阶段煤层瓦斯成分的较大差异给生产实践带来较大困扰和使用上的不便。通过对以往地面和井下瓦斯(煤层气)含量测试结果中气成分的数据分析,研究了气成分在瓦斯含量测定不同测试阶段的差异及其影响因素。结果表明,瓦斯含量脱气法测定过程中开罐分选和破碎煤样对气成分测定结果的差异有显著影响,当经过加温脱气后的瓦斯罐进行开罐分选、破碎煤样时,空气中N2、CO2和O2等迅速占用煤样空闲吸附位,而扣除空气过程只能扣除球磨罐内游离的空气以及被吸附的少部分,导致粉碎后气体成分中N2和CO2体积分数增加。为消除上述影响,提出了煤芯全程密闭式瓦斯含量测定方法,并研制了现场取样和实验室球磨粉碎煤芯两用的全程密闭式瓦斯解吸罐,该技术方法实现了煤芯在现场装罐后直至脱气结束的全程密闭测定,可有效避免因测定过程中开罐、倒罐引起前后的气成分差异。现场应用表明,该方法可大幅缩小煤芯粉碎前后气成分中甲烷体积分数的差异,提高瓦斯含量测定结果的准确度。

关键词：安全工程气成分瓦斯含量差异原因密闭测定

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复合煤层物性差异性试验研究

煤炭科学技术 2019年第7期47卷 31-38页

作者：王兆丰岳基伟俞宏庆李学臣河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454010 煤矿灾害预防与抢险救灾教育部工程研究中心河南焦作454010 焦作煤业(集团)有限责任公司河南焦作454000

煤层的物性特征与煤与瓦斯突出、煤层瓦斯含量密切相关,为降低复合煤层的煤与瓦斯突出的危险性、煤层瓦斯含量,分别采用低温液氮吸附试验、压汞试验、甲烷等温吸附/扩散试验对焦作矿区复合煤层中的软硬煤物性差异性进行研究。结果表明:... 详细信息

煤层的物性特征与煤与瓦斯突出、煤层瓦斯含量密切相关,为降低复合煤层的煤与瓦斯突出的危险性、煤层瓦斯含量,分别采用低温液氮吸附试验、压汞试验、甲烷等温吸附/扩散试验对焦作矿区复合煤层中的软硬煤物性差异性进行研究。结果表明:软煤的BJH孔容及BET比表面积均大于硬煤;构造作用可使一部分可见孔或裂隙转化为中大孔,硬煤的孔隙联通性比软煤的孔隙联通性好。软煤中一端开放的细颈瓶型孔占的比例较大,造成软煤的退汞效率低,这是软煤易发生煤与瓦斯突出的重要原因之一;软煤的吸附常数a值稍大于硬煤,而比表面积却有显著差异,孔隙中吸附瓦斯不仅与比表面积有关,还与孔径大小、吸附层数及兰纳-琼斯势能有关;软煤的扩散系数大于硬煤,其衰减得比硬煤快,扩散系数与时间呈现出时变特性;在软硬分层进行现场取心实测煤层瓦斯含量时,应以软分层漏失量最小为基准采取抑制瓦斯漏失的措施,以实现煤层瓦斯含量的准确测定;在软分层进行瓦斯抽采时应适当加长抽采时间、减小钻孔间距,达到软分层消突效果。软硬分层的瓦斯含量与软硬煤的水分、孔隙率相关,孔隙率越大游离瓦斯含量越大,平衡水分抑制煤体瓦斯吸附,平衡水分越大其吸附量越小。如果软分层的瓦斯含量大于硬分层的瓦斯含量,在进行瓦斯抽采效果检验时,软分层是首选检验对象;如果软分层的瓦斯含量不大于硬分层的瓦斯含量,在进行瓦斯抽采效果检验时,软分层和硬分层应同时作为检验对象。

关键词：复合煤层物性差异性孔隙结构瓦斯含量