煤層基本瓦斯參數(shù)測(cè)定方法綜述煤層瓦斯含量測(cè)定煤的瓦斯含量測(cè)定方法有兩種方法：間接方法和直接方法。間接方法煤的游離瓦斯含量按氣體狀態(tài)方程(馬略特定律)求得x=VPT/(TP◎yoo式中V—單位質(zhì)量煤的空隙容積,m3/t；P—瓦斯壓力，MPa；To、Po—標(biāo)準(zhǔn)狀況下的絕對(duì)溫度(273K)與壓力(0.101325MPa)；T—瓦斯絕對(duì)溫度，T=273+t,t瓦斯的攝氏溫度(oC)；g—瓦斯壓縮系數(shù)；X—煤的游離瓦斯含量，m3/t。煤的吸附瓦斯含量按郎繆爾方程計(jì)算并考慮煤中水分、可燃物百分比、溫度的影響系數(shù)abp 1 (100-A-W)x= en(to-t) ?x1+bp (1+0.31W) 100式中e—自然對(duì)數(shù)的底，e=2.718；To—實(shí)驗(yàn)室測(cè)定煤的吸附常數(shù)時(shí)的實(shí)驗(yàn)溫度，oC；T—煤層溫度，oC；n—系數(shù),n—系數(shù),按下式確定；0.020.993+0.07pp—煤層瓦斯壓力，MPa；a、b—煤的吸附常數(shù)；A,W—煤中灰分與水分，%；x一煤的吸附瓦斯含量，m3/tx間接法測(cè)定瓦斯含量的校正目前國(guó)內(nèi)有關(guān)的規(guī)范和計(jì)算方法中，雖然都有針對(duì)煤層水分和溫度的校正因數(shù)，但對(duì)瓦斯組分的影響卻沒有提到。通過大量瓦斯組分資料的分析得出，煤層瓦斯組分中ch4濃度是在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，煤對(duì)不同氣體的吸附能力相差很大。如不給予足夠重視，則可能造成測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。煤層瓦斯組分主要有CH4,N和CO和少量重?zé)N(CH-CH)等。煤4 2 2 2 6 4 10層瓦斯組分中N和CO占有相當(dāng)大的比例，而重?zé)N的濃度在大多情況下則是可22以忽略不計(jì)的。當(dāng)煤吸附含多種成分的瓦斯時(shí)，在用郎繆爾方程公式中仍用以吸附純CH4氣體測(cè)定的吸附常數(shù)來確定煤的瓦斯含量，將會(huì)導(dǎo)致較大的誤差。因?yàn)榇藭r(shí)任何N或CO的存在均會(huì)減少CH4含量。224實(shí)測(cè)表明，在常壓下煤對(duì)N的吸附量是CH4的0.153—0.2倍,平均為0.17724倍；CO的吸附量是CH43.12—3.92倍，平均為3.52倍。而在3.5MPa壓力下，24煤對(duì)N吸附量是CH40.37倍；對(duì)CO的吸附量是CH4的1.78倍。可以看出，在2 4 2 4高壓下煤對(duì)各種氣體的吸附能力差別逐漸減小，這是因?yàn)樵诟邏合滤袣怏w都將趨向于一個(gè)相同的最大吸附量。在常見的煤層瓦斯壓力條件下，建議按表1選取各種氣體組分的體積校正系數(shù)。表1各種氣體組分體積校正系數(shù)取值吸附壓力/MPa1234CH41111N20.20.250.30.4CO23.02.52.01.5吸附總量的校正公式為：W=W[Axp(CH)+Axp(N)+Axp(CO)]/100TOC\o"1-5"\h\z校CH4CH4 4 N2 2 CO2 2式中W—按瓦斯組分校正后的吸附總量(干燥無灰基煤樣)，m3／t；校W—按純CH4組分測(cè)定吸附常數(shù)計(jì)算的吸附量(干燥無灰基煤樣)，m3CH4 4／t；A，A，A—CH，N，CO，的體積校正系數(shù)(參照表4)；CH4N2CO2 4 2 2p(CH)，p(N)，p(CO)—CH，N，CO在瓦斯組分中的濃度，%。4 2 2 4 2 2煤的瓦斯含量，它等于游離瓦斯含量、吸附瓦斯含量和校正瓦斯含量之和；為abp 1 (100-A-W)TOC\o"1-5"\h\zX=x+x+WVPT/(TP<3+———ento-t) ? +\o"CurrentDocument"yx校=oo1+bp (1+0.31W) 100W[Axp(CH)+Axp(N)+Axp(CO)]/100CH4CH4 4 N2 2 CO2 2式中 X—煤的天然瓦斯含量m3/t其它符號(hào)意義同前。直接方法在一定的壓力下，瓦斯以吸附和游離兩種狀態(tài)存在于媒體中。在現(xiàn)有的井田地質(zhì)條件下，一般吸附瓦斯量占總瓦斯含量的80%—90%，游離瓦斯僅占20%—10%。煤層中的瓦斯含量主要取決了吸附瓦斯含量。在鉆探過程中，采取煤芯并提之至地面，煤芯中的瓦斯壓力和溫度發(fā)生變化，由原始瓦斯壓力降至孔口大氣壓，由地溫值變化至地面溫度，破壞了原始的吸附平衡狀態(tài)，瓦斯從煤體內(nèi)解析出來。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)定，煤體中所含瓦斯量(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的體積)是煤樣裝入瓦斯罐前的暴露時(shí)間內(nèi)的解析量(稱損失量)與裝罐后實(shí)驗(yàn)測(cè)得瓦斯量之和。即為：Q=Q+Q+Q+Q1234式中：Q—煤樣瓦斯總量，mlQ—瓦斯損失量，ml1Q—現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定解析量，ml2Q—煤樣破碎前脫氣量，ml3Q—煤樣破碎后脫氣量，ml4現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外測(cè)定瓦斯含量的方法比較多，也比較雜，現(xiàn)在介紹幾種常見的直接法測(cè)定煤層中瓦斯含量方法：1)勘探鉆孔煤芯解析法該法適用于在勘探鉆孔中采取煤芯測(cè)定煤層瓦斯含量及瓦斯成分。它包括下述測(cè)定與計(jì)算。所需儀器

瓦斯解吸速度測(cè)定儀，見附圖1,量筒體積800cm3，溫度計(jì)0—50X；空盒氣壓計(jì)（根據(jù)鉆孔地面標(biāo)高選擇高原型或平圓型）；密封罐，其內(nèi)徑大于煤芯直徑10mm，容積可裝煤樣400g以上，在1.5MPa氣壓下保持氣密性。使用前密封罐應(yīng)保持清凈干燥，腳墊與密封圈完好不漏氣。附圖1瓦斯解吸速度測(cè)定儀與密封罐示意圖1—量筒；2—吸氣球；3—溫度計(jì)；4—水槽；5—螺旋夾；6—彈簧夾；7—排水管8—排氣膠囊；9—胸骨穿刺針頭；10—密封罐；11—壓緊螺帽（2） 采取煤樣使用普通煤芯管鉆取煤芯，一次取芯長(zhǎng)度不小于0.4m。提取鉆具時(shí)應(yīng)保持沖洗液充滿鉆孔，提鉆應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，因故在孔深200m以內(nèi)停頓時(shí)，其時(shí)間不得超過5min,孔深大于200m,停頓時(shí)間不得超過10min.采樣要記錄孔口見煤時(shí)間（精確到分鐘），提鉆開始時(shí)間T],鉆具提到孔口時(shí)間t2,煤樣裝入密封罐擰緊上蓋時(shí)間t3,開始解析時(shí)間t4（按附圖1聯(lián)好次測(cè)定系統(tǒng)后，以打開彈簧夾時(shí)間計(jì)算）。從T3到T4不得超過2min。（3）瓦斯解吸速度的測(cè)定用排水集氣法將解吸瓦斯收集在量管內(nèi)，解吸瓦斯通過針頭9，排氣膠管8進(jìn)入量管1內(nèi)，測(cè)定時(shí)水槽排水管7是打開的。瓦斯解吸速度測(cè)定共進(jìn)行2小時(shí)，在第一小時(shí)內(nèi)，第一次測(cè)定間隔是2min,以后每隔3—5分鐘讀一次數(shù)；在第2小時(shí)內(nèi)，每隔10—20分鐘讀一次數(shù)。如果量筒體積不足以容納煤樣的解吸瓦斯，可以中途用彈簧夾6將排氣膠管夾緊，握吸氣球2，重新將液面提升至量管零點(diǎn)，同時(shí)向水槽補(bǔ)足清水，然后再打開彈簧夾，繼續(xù)測(cè)定。上述測(cè)定應(yīng)在氣溫比較穩(wěn)定地點(diǎn)進(jìn)行，并記錄氣溫，水溫與氣壓。上述測(cè)定完成后，拔出針頭，稍加擰緊壓緊螺帽。（4）將解吸瓦斯換算成標(biāo)準(zhǔn)條件下體積273.2V= （P-9.81h-P）V0 1.01325x105（273.2+1）a wsw式中V—換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積，mL；0V—量筒內(nèi)瓦斯體積，mL；P—大氣壓力，Pa；at—量筒內(nèi)水溫，oCwh—量管內(nèi)水柱高度，mm；wP—t下飽和水蒸氣壓力，Pa（可查表）sw（5）瓦斯損失量的計(jì)算關(guān)于瓦斯損失量的計(jì)算現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外還沒有一個(gè)統(tǒng)一的公認(rèn)的方法，在我國(guó)大多人沿用美國(guó)匹茲堡煤礦安全研究中心提出來的壽法，斯法實(shí)質(zhì)是煤中瓦斯解吸的開始階段（大約30min左右）其累積解吸瓦斯量與總的解吸時(shí)間的平方根成正比關(guān)系。下面簡(jiǎn)單介紹下該法：a） 解吸瓦斯時(shí)間的計(jì)算煤樣裝罐前解吸瓦斯時(shí)間t0煤樣在鉆孔內(nèi)解吸瓦斯時(shí)間t1與其在地面空氣中解吸瓦斯時(shí)間t2之和，即t0=t1+t2式中t二!（T-T） t二T-T1 2 2 1 2 4 3煤樣總的解吸瓦斯時(shí)間T0是裝罐前的解吸瓦斯時(shí)間t0與裝罐后解析瓦斯時(shí)

間t之和，即T二t+100b)計(jì)算損失量瓦斯損失量可用圖解法或經(jīng)驗(yàn)法求得。圖解法見圖2,即以V0為縱坐標(biāo)標(biāo),以*t+1為橫坐標(biāo)，將全部測(cè)點(diǎn)［V。，+1］繪在坐標(biāo)紙上，將測(cè)點(diǎn)的直線關(guān)系線延長(zhǎng)與總坐標(biāo)軸相交，直線在縱坐標(biāo)上的截距即為所求的瓦斯損失量見附圖2。F())附圖2瓦斯損失量計(jì)算曲線圖F())附圖2瓦斯損失量計(jì)算曲線圖—解吸瓦斯量；-—損失瓦斯量;經(jīng)驗(yàn)方法是根據(jù)煤樣在解吸瓦斯初期解吸瓦斯量V0與雹k呈直線關(guān)系而求0 勺0出瓦斯損失量的，即：V=a+b：t+10 中0式中a，b為待定常數(shù)，它們可以根據(jù)裝罐煤樣在解吸初期的解吸瓦斯量與時(shí)間平方根大致成直線關(guān)系的各測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，用最小二乘法求得。

再法測(cè)出的損失瓦斯量大多都偏低或是根本在現(xiàn)場(chǎng)解吸不出來瓦斯，造成這種問題的根本原因是因?yàn)樵诳諝饨橘|(zhì)和泥漿介質(zhì)中解吸規(guī)律截然不同。在空氣介質(zhì)中瓦斯的解吸是速度衰減的等壓解吸過程，符合線性關(guān)系，但地勘鉆孔瓦斯解吸卻是在泥漿介質(zhì)中進(jìn)行的。泥漿介質(zhì)中提鉆取芯過程中，煤芯瓦斯解吸是典型的非等壓解吸過程，從開始瓦斯解吸到被提升至地面的一段相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，煤芯中瓦斯處于增速解吸過程，煤芯在泥漿介質(zhì)中解吸是非線性的。這個(gè)問題的提出受到國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者的深入關(guān)注和研究，下面介紹兩種其它國(guó)家是怎樣求瓦斯損失量的方法：i冪函數(shù)法德國(guó)人認(rèn)為煤中瓦斯解吸開始階段其解吸瓦斯量與解吸時(shí)間呈冪函數(shù)關(guān)系。德國(guó)用EL—KD—O2型電容柵瓦斯解吸儀測(cè)定煤樣瓦斯解吸速度與解吸時(shí)間的關(guān)系式為：V二V(—)-ktata式中V、V—解吸時(shí)間為t、ta時(shí)，瓦斯解吸速度，mL/minaakt—瓦斯解吸過程隨時(shí)間變化的指數(shù)。當(dāng)t=0ta=1min時(shí)，則最初1min解吸的瓦斯量：a1-1-k(mL/g)1 T(1-kt1 T(1-kt)1-ktQ1=V——1—1-ktt(1-k)0t在任一時(shí)間T內(nèi)累積瓦斯解吸量為Q=fTVT-ktdT=1a煤樣暴露時(shí)間t0時(shí)其瓦斯解吸量為式中Q—暴露時(shí)間t內(nèi)逸散瓦斯量，mL；10V[—時(shí)間為lmin時(shí)，煤樣解吸瓦斯速度。ii指數(shù)函數(shù)法

近幾年來，美國(guó)猶他州大學(xué)將瓦斯從煤中解吸按指數(shù)函數(shù)衰減這一理論用于實(shí)驗(yàn)過程和計(jì)算中。附圖3解吸速度衰減曲線t0—鉆頭切割煤樣的時(shí)間；t1—煤樣放入解吸計(jì)時(shí)間；t2—煤樣從解吸計(jì)中取出，并放入密封罐時(shí)間；t3—密封罐中測(cè)定的濃度和隨后磨碎煤樣時(shí)間。圖3是根據(jù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系得出的解吸速度相對(duì)于時(shí)間的曲線圖。該曲線可用通用公式：r=re（-k）0t和r之間解吸的瓦斯量可由下式積分求得：01q=j[rdtt0根據(jù)方程（12）和（13），當(dāng)t=0時(shí)，瓦斯解吸量為：q=（-r/k）[e（-kt1）-1]0式中r為初始瓦斯解吸速度。0方程（14）中的k和初始瓦斯解吸速度r可根據(jù)t1和t2之間測(cè)得的數(shù)點(diǎn)求出012

常數(shù)k,并又t1外推r0煤樣脫氣與氣體分析該部分在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,使用真空脫氣系統(tǒng)儀器,分兩部分,1是煤樣粉碎前脫氣,2是煤樣粉碎后脫氣。實(shí)驗(yàn)過程略。測(cè)定結(jié)果的計(jì)算煤層瓦斯組分的計(jì)算煤層瓦斯組分是根據(jù)煤樣粉碎前脫氣得到的氣體成分計(jì)算的。按下述各式計(jì)算各種氣體組分無空氣基的濃度：)C(N)-)C(N)-3.57C(O)100A(N)= 2 2x1002 100-4.57C(O)2A(CH)= C(CH4) x100/ 100-4.57C(O)2a<co2)= x1002A(重?zé)N)=C(重?zé)N)100-4.57C(O)2x100(附—4)(附—5)(附—6)(附—7)式中A(N)、A(CH)、A(CO)與A(重?zé)N)一分別為扣除空氣后N、CH、CO2 4 2 2 4 2與重?zé)N的濃度,%；煤層瓦斯含量的計(jì)算兩次脫氣氣體體積的計(jì)算(附—8)273.2V'(附—8)760(273.2+1)式中V'—在室溫為t(°C)、大氣壓力為P(mmHg)條件下量管內(nèi)氣體的體積,mL)；V'—換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積,mL0W'—在室溫t下飽和食鹽水的飽和蒸汽壓力，mmHg。煤樣各排氣階段各種氣體體積的計(jì)算某種氣體組分i在采過程中損失的體積與在野外煤樣兩小時(shí)解吸瓦斯體積V?A(i)=—o—100式中V'—換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下某種氣體組分，在采樣過程中損失的與2小時(shí)解吸i的體積之和，mL；A（i）—按（附—4）、（附—5）、（附—6）、（附—7）式計(jì)算的煤層瓦斯各部分的濃度，%；V—采樣過程中損失的混合瓦斯體積（計(jì)算公式見（附3））與2小時(shí)解吸0瓦斯體積（附1）式之和，mL。某種氣體組分i在兩次脫氣中的體積V”=—i! （附一10）i100式中 V”一換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下某種氣體組分i的兩次脫氣體積，mL；iC—兩次脫氣某種氣體組分i的濃度，％。（i）V'—兩次脫氣混合瓦斯體積（按附8）,mL。0煤的瓦斯含量煤樣可燃物重量計(jì)算G=G（100_A'_W'）”_100式中G—煤樣重量，g；G—煤樣中可燃物重量，grA'、W'—分別為煤樣中的灰分、水分含量，%。煤的各種氣體組分含量計(jì)算V'+V”―i i—Gr式中X—煤樣中某種氣體組分i的含量i其余符號(hào)同上。煤的可燃?xì)怏w含量計(jì)算X二X+X+X(CH4) (重?zé)N) (H2)式中X—煤的可燃?xì)怏w總含量mL/g可燃物或m3/t可燃物；X、X、X—分別為煤的甲烷、重?zé)N、氫的含量mL/g(CH4) (重?zé)N) (H2)可燃物或m3/t可燃物2)工作面鉆孔煤屑解吸法工作面鉆孔煤屑解吸瓦斯量系統(tǒng)示意圖附圖4如圖所示，該法適用于石門見煤、煤巷掘進(jìn)和回采工作面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定煤瓦斯含量的方法。其原理與勘探鉆孔測(cè)定煤芯瓦斯含量的解吸法相似，它測(cè)定瓦斯損失量的方法，即認(rèn)為鉆孔煤屑解吸瓦斯速率與解吸時(shí)間之間為負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系，前面用指數(shù)函數(shù)法就瓦斯損失量已經(jīng)提到，在這就不多說了。附圖4工作面測(cè)定煤屑解吸瓦斯

量系統(tǒng)示意圖一、2—彈簧夾；3--密封罐；4—膠囊；5--量管;6--水準(zhǔn)瓶；7--16號(hào)胸骨穿刺針頭；解吸瓦斯量按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)條件下體積0 1.01325x105（273.2+1）as式中V—標(biāo)準(zhǔn)狀況下解吸瓦斯體積，mL；0V—量筒內(nèi)解吸瓦斯體積，mL；p—測(cè)定地點(diǎn)大氣壓力，Pa；at—測(cè)定地點(diǎn)氣溫，°C；p—測(cè)定地點(diǎn)氣溫下飽和水蒸氣壓力，Pa。s解吸測(cè)定后的煤樣送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行真空脫氣與粉碎后再脫氣測(cè)定，最后按勘探鉆孔煤芯解吸法進(jìn)行測(cè)定結(jié)果計(jì)算。3）瓦斯含量系數(shù)法以上兩種方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定結(jié)果比較精確，用于計(jì)算瓦斯儲(chǔ)量、預(yù)測(cè)瓦斯涌出量較好；而用于分析瓦斯流動(dòng)規(guī)律或要求不甚精確的場(chǎng)合則感到比較繁雜，測(cè)定工作量大。在后一種去情況下，應(yīng)用瓦斯含量系數(shù)來測(cè)算瓦斯含量比較簡(jiǎn)便。（1）測(cè)定原理瓦斯含量測(cè)試表明，煤層瓦斯含量與瓦斯壓力之間，大致存在著拋物線關(guān)系：X=a詡 （附一17）式中a一瓦斯含量系數(shù)，m3/（m3?MPao.5）；X一煤層瓦斯含量，m3/m3；P—煤層瓦斯壓力，MPa。式（附一17）計(jì)算的誤差一般小于10%，但瓦斯壓力v0.2MPa時(shí)誤差較大。（3）瓦斯含量系數(shù)a的測(cè)定方法a） 在工作面新暴露煤壁上,用電鉆鉆取深1m處的煤屑，選取粒度在0.18—0.2mm煤樣，裝滿測(cè)定罐（罐體積約130—140mL可裝煤屑60—80g），并密封b） 將有充足瓦斯源的鉆孔與打氣筒吸氣管1相通，用打氣筒把煤層瓦斯注入裝滿

煤樣的測(cè)定罐內(nèi)，注入壓力可達(dá)2.0MPa以上，見附圖5附圖5向測(cè)定罐注入瓦斯系統(tǒng)示意圖1--吸氣筒；2--打氣管；3--手把；4--注氣管；5--測(cè)定管；6--測(cè)定管底蓋；7--閥門；8--壓力表在恒溫水槽內(nèi)保持測(cè)定罐處于煤層溫度，恒溫8小時(shí)后，記錄罐內(nèi)瓦斯壓力p1用水準(zhǔn)瓶和集氣量瓶測(cè)定罐一次放出的瓦斯量Q ，見附圖612附圖6測(cè)定罐排放瓦斯測(cè)量系統(tǒng)示意圖1--水準(zhǔn)瓶；2--量管；3--膠管；4--排氣膠管；5--測(cè)定罐；6--測(cè)定罐底蓋；7--閥門；8--壓力表放氣后將測(cè)定罐再放入恒溫水槽內(nèi)8小時(shí)，然后記錄穩(wěn)定瓦斯壓力p2。按下式計(jì)算瓦斯含量系數(shù)：G[PQ-(V--)(p-p)]ra1-2 r1 2a= —(JPjP2)-式中a一瓦斯含量系數(shù)，m3/(m3?MPa0.5)；G—測(cè)定罐內(nèi)煤樣重，g；r—煤的容積，g/mL；pl、p2一測(cè)定罐排放瓦斯前、后穩(wěn)定的瓦斯壓力，MPa；Q—瓦斯壓力由p1降至p2排放出的瓦斯壓力，mL；1-2V一測(cè)定罐的容積，mL；p—大氣壓力，MPa。a該法的優(yōu)點(diǎn)是直接就地測(cè)量，煤樣水分、測(cè)定瓦斯成分與煤層相同，操作簡(jiǎn)單，兩日內(nèi)可得結(jié)果。

煤層瓦斯壓力的測(cè)定方法煤層瓦斯壓力是處于游離態(tài)的瓦斯分子自由熱運(yùn)動(dòng)撞擊所產(chǎn)生的作用力，它在某一點(diǎn)上大小相等，方向與空隙壁垂直。瓦斯壓力是標(biāo)志煤層流動(dòng)特性和賦存狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)，在研究和治理瓦斯突出，瓦斯涌出和瓦斯抽放時(shí)，瓦斯壓力也是一個(gè)非常重要的基本參數(shù)之一。測(cè)定煤層瓦斯壓力從大的方面說有兩種方法，直接方法和間接方法。直接法測(cè)定煤層瓦斯壓力是采用從巖巷或煤巷打鉆孔，通過往鉆孔內(nèi)下測(cè)壓管來測(cè)定煤層瓦斯壓力，封孔材料可以根據(jù)測(cè)壓的需要和封孔段巖石的破碎程度和致密程度來選擇。80年代以前，國(guó)內(nèi)外對(duì)煤層瓦斯壓力的測(cè)定時(shí)所用的封孔材料是用黃泥、水泥砂漿，膠圈、膠囊等固體材料來封孔。這種方法適用于封孔段巖層堅(jiān)硬致密的情況，但當(dāng)封孔段巖層為松軟砂巖、鉆孔周圍存在微裂隙時(shí)，固體物質(zhì)便不能封嚴(yán)鉆孔，易漏氣，測(cè)出的瓦斯壓力值會(huì)低于真實(shí)的煤層瓦斯壓力。1)黃泥封孔黃泥封孔的測(cè)壓鉆孔一般不小于50mm,首先是向測(cè)壓煤層一定距離的巖巷打鉆孔，然后清洗空內(nèi)鉆屑，向空內(nèi)放入一根剛性導(dǎo)氣管，最后進(jìn)行封孔，如附圖1所示。e；?〕4附圖e；?〕4附圖1固體材料封孔測(cè)定瓦斯壓力示意圖1--測(cè)壓室；2--封孔固體材料；3--測(cè)壓導(dǎo)氣管；4--木楔；5--壓力表；6--擋盤；7--導(dǎo)氣管；8--水泥；9--壓力表接頭黃泥粘土封孔時(shí)，應(yīng)每隔0.4m打入一木楔，以提高堅(jiān)硬程度，孔口填堵0.2—0.5m的水泥，以堅(jiān)固強(qiáng)化孔口。封孔長(zhǎng)度決定于封孔段巖性及其裂隙性，巖石硬而無裂隙時(shí)，可縮短，但不能小于5m；巖石松軟或有裂隙時(shí)，應(yīng)增加。應(yīng)該根據(jù)地質(zhì)條件確定封孔長(zhǎng)度。導(dǎo)氣管直徑一般用直徑5—12mm的紫銅管或鐵管，如果兼測(cè)煤層的透氣性系數(shù)，管徑應(yīng)增大，可采用10—13mm的鍍鋅鐵管，以保證測(cè)定流量時(shí)不至于產(chǎn)生過大的壓力損失。黃泥封孔的優(yōu)點(diǎn)：具有成本低、方法簡(jiǎn)單、易操作。只要測(cè)壓空選擇在巖石致密帶，有一定的封孔深度，就可測(cè)定準(zhǔn)確的煤層瓦斯壓力值。因而黃泥封孔方法在現(xiàn)場(chǎng)仍得到普遍使用。黃泥封孔的缺點(diǎn)：黃泥封孔一般4—5個(gè)人封一個(gè)孔需要2—4個(gè)小時(shí)，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，體力勞動(dòng)消耗較大?，F(xiàn)行黃泥封孔方法的缺點(diǎn)主要是測(cè)壓管的材料決定，測(cè)壓管采用直徑12mm鐵管時(shí)在井下安裝和運(yùn)輸不方便，每段長(zhǎng)度不能太大，一般僅2m左右，各段間需要內(nèi)接頭連接。內(nèi)接頭需要機(jī)加工，成本較高，增加了封孔成本也帶來了接頭密封問題。采用紫銅管雖可避免上述缺點(diǎn)但柔性有限，封孔過程中易被木楔頂裂而導(dǎo)致漏氣?；邳S泥封孔的上述缺點(diǎn)，有人采用尼龍管作為測(cè)驗(yàn)管，取得了較好的效果。尼龍管的優(yōu)點(diǎn)是可隨意彎曲，可隨意截取所需長(zhǎng)度，中間無接頭，重量輕，井下攜帶方便。封孔成本低，不需要機(jī)加工測(cè)壓管接頭，尼龍管價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。水泥砂漿封孔水泥砂漿封孔作業(yè)時(shí)，空內(nèi)除測(cè)壓導(dǎo)氣管外，還要置入一根直徑12.7mm長(zhǎng)約1m的注漿管和一根直徑12.7mm長(zhǎng)度等于圭寸孔長(zhǎng)度的檢查管。先把測(cè)壓管送入孔內(nèi)，再送入幾條粘土至擋板處輕輕搗實(shí)，把測(cè)壓導(dǎo)管固定住。然后送入注漿管和檢查管并在孔口用粘土與木楔固牢，見附圖2.把足夠封孔用量的水泥砂漿預(yù)先在注漿器內(nèi)調(diào)制好，用壓縮空氣把水泥砂漿壓入鉆孔，當(dāng)檢查管流出砂漿時(shí)，封孔作業(yè)終止。封孔完工后2—3天，待水泥固化達(dá)到一定程度后才能上壓力表測(cè)壓。

附圖2注漿封孔測(cè)壓示意圖1--測(cè)壓室；2--測(cè)壓導(dǎo)氣管；3--擋板；4--注漿管；5--檢查管；6--水泥砂漿；7--粘土；8--壓力表接頭；9--壓力表；注漿封孔對(duì)孔周圍巖體裂隙也有一定的封堵作用，加之封孔長(zhǎng)度大，測(cè)壓效果較好。測(cè)壓器材不能回收。膠圈粘液封孔測(cè)定瓦斯壓力1980年中國(guó)礦業(yè)大學(xué)周世寧教授等研制成功膠圈粘液封孔器，其結(jié)構(gòu)如附圖3所示。它的封孔原理是：固體封液體，液體封氣體。即利用兩個(gè)膠圈封孔，且在兩個(gè)膠圈之間充入壓力粘液，粘液在壓力作用下滲入鉆孔周邊裂隙，杜絕了瓦斯的泄露。這種測(cè)壓方法的要點(diǎn)是在測(cè)壓過程中要始終保持粘液的壓力大于瓦斯的壓力，從而消除瓦斯向外泄露，能夠比較準(zhǔn)確的測(cè)定瓦斯壓力。

附圖3膠圈粘液封孔器測(cè)定瓦斯壓力示意圖1--向膠圈內(nèi)測(cè)壓口注氣入2口--；瓦斯壓力表；3--手把；4--對(duì)膠圈加壓手輪5；--推力軸承；6--膠圈（阻止粘液外漏）；7--粘液壓力表8—封孔膠圈；9—粘液用高壓軟管；10—閥門（控制高壓或）；11—高壓口或瓶；12--粘液缸；13--粘液封孔段；14--測(cè)壓室；15--鉆孔；16--粘液連通管；17--高壓粘液；18--測(cè)壓導(dǎo)氣管擋盤19--支撐膠圈篩管；20--測(cè)壓導(dǎo)氣管；21--外管；粘液可用淀粉或化學(xué)糊精調(diào)制。用山芋調(diào)制時(shí)，山芋粉和水的重量比應(yīng)視所需粘度而定，一般8%左右，為了增大粘度可略加點(diǎn)堿。封孔器可在煤層打鉆時(shí)間在巷道內(nèi)預(yù)先裝配好，封孔器是活節(jié)管聯(lián)接而成，其長(zhǎng)度與封孔長(zhǎng)度可以根據(jù)鉆孔實(shí)際條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。裝配時(shí)在所有密封膠圈處的內(nèi)管外壁上抹上黃油，以減少膠圈移動(dòng)時(shí)的摩擦力。當(dāng)把封孔器的封孔段送到預(yù)定位置時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)加壓手輪，使兩組膠圈受壓膨脹，當(dāng)感到膠圈膨脹與孔壁接觸后，停止加壓，向粘液缸倒入粘液，倒?jié)M后，打開粘液缸上的注氣閥門，打1MPa的壓力，將粘液壓入鉆孔的封孔段，并把封孔段的粘液排除，壓入后再向粘液缸補(bǔ)充粘液到缸口。這時(shí)擰緊加壓手輪，并在手輪上掛上10—12kg的重物，擰上瓦斯壓力表，并向粘液缸注入高壓氣體，氣體壓力控制到比預(yù)計(jì)的瓦斯壓力略大，然后關(guān)閉氣瓶閥與粘液缸的進(jìn)氣閥。為了加速瓦斯壓力的上升，縮短測(cè)壓時(shí)間，可向測(cè)壓室注入高壓氣體（co2或n2）。如果粘液壓力大于瓦斯壓力，應(yīng)向粘液缸充氣，以保持粘液壓力大于瓦斯壓力，如瓦斯壓力連續(xù)三天無變化，則可認(rèn)定這個(gè)穩(wěn)定的壓力就是煤層的瓦斯壓力值。4） 膠囊密封液封孔為了維持封孔液體的壓力和防治液體向鉆孔里的滲流，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)又研制成功并生產(chǎn)了膠囊密封液封孔器，由于在封孔過程中保證了瓦斯不泄露，從而能測(cè)出真實(shí)的瓦斯壓力。其工作原理和膠圈粘液封孔原理相似，測(cè)壓儀用兩個(gè)高壓注水膠囊作為封孔段的封閉端，膠囊的直徑可在50—90mm之間變化，膠囊注水膨脹后，向其間的封閉段注入含有多種粒徑骨料并具有多種自動(dòng)堵漏能力的密封液。密封液中較大粒徑的骨料在壓力的作用下首先堵在較大裂隙中，阻止了密封液的迅速流失；較小粒徑的骨料依次充填在較大骨料之間形成一個(gè)骨料塞，密封液中的粘液在高壓作用下滲過骨料進(jìn)入孔壁微裂隙中，這樣，整個(gè)鉆孔空間和空隙壁裂隙圈全部被封堵。根據(jù)流體滲流決定于壓差的原理，在測(cè)壓過程中始終保持密封液壓力高于預(yù)測(cè)的瓦斯壓力，就可準(zhǔn)確的測(cè)得煤層瓦斯壓力值。這種方法測(cè)了瓦斯壓力優(yōu)點(diǎn)很多：1、測(cè)壓準(zhǔn)確，時(shí)間Duane。5日內(nèi)就可測(cè)得煤層瓦斯壓力。2、勞動(dòng)強(qiáng)度小，安裝迅速。安裝一次只需2—3個(gè)人，3個(gè)小時(shí)即可完成，而常規(guī)方法需要4—5個(gè)人，6—8個(gè)小時(shí)才能完成。4、能及時(shí)回收，重復(fù)使用。5、多用性。該儀器是巖孔、兩用型測(cè)壓儀器。不但能在巖孔內(nèi)封孔測(cè)壓，也可在煤孔內(nèi)測(cè)壓。缺點(diǎn)：此法需要購(gòu)買壓力粘液封孔器和高壓氣體（一般為CO2），價(jià)格貴，對(duì)工人的操作技術(shù)要求高，封孔器不能作長(zhǎng)期觀測(cè)用。5） 聚氨酯作為封孔材料聚氨酯是新型的聚合材料，是異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體與水的反應(yīng)產(chǎn)物。聚氨酯預(yù)聚體是一種多元醇組分（白料，組保聚醚）與一種二異氰酸酯組分（黑料）的反應(yīng)產(chǎn)物。根據(jù)煤礦井下條件，要求配制的聚氨酯泡沫封孔材料具有以下特性：①嚴(yán)密堵漏性：②強(qiáng)力附著性；③快速發(fā)泡定型性：④發(fā)泡倍數(shù)可調(diào)性，且最小發(fā)泡倍數(shù)＞20；⑤抗靜電性：⑥阻燃性；⑦一定的抗壓、抗拉強(qiáng)度。封孔過程：將封孔罐、聚氨酯、封孔管（紫銅管）、膠管、壓力表、細(xì)鐵絲、棉紗等材料和工具，運(yùn)到已鉆好的鉆孔處，選擇較平整的地點(diǎn)，將設(shè)備和儀器放好。把膠管和混合器用鐵絲連接好后，和封孔管一起放人鉆孔中。連接好壓風(fēng)和封孔罐，將2種藥液分別倒人封孔罐中（根據(jù)鉆孔封孔長(zhǎng)度和聚氨酯的發(fā)泡倍數(shù)計(jì)算所需藥液量，由于施工過程中的損失，一般用量要多于計(jì)算量），開啟壓風(fēng)將封孔罐中的藥液壓人鉆孔中混合發(fā)泡。。待鉆孔口有泡沫涌出，立即將孔口用棉紗堵住、搗實(shí)，使聚氨酯在孔內(nèi)完全發(fā)泡。具體工藝如圖4所示。圖4聚氨酯封孔示意圖聚氨酯的特點(diǎn)：具有膨脹性大、密封好、粘結(jié)力強(qiáng)及不延燃的特點(diǎn)，操作簡(jiǎn)便，省時(shí)省力，成本與水泥封孔相同，適合快速密封不同深度、孔徑及角度的瓦斯孔和注水孔，是性能較好的封孔材料。煤層透氣性系數(shù)的測(cè)定方法（1）鉆孔徑向流量法煤層透氣性系數(shù)是衡量煤層中瓦斯流動(dòng)難易程度的重要指標(biāo)，是評(píng)價(jià)煤層瓦

斯能否實(shí)行預(yù)抽的基本參數(shù)。在井下直接法測(cè)定煤層透氣性系數(shù)的方法中以中國(guó)

礦業(yè)大學(xué)法較為簡(jiǎn)便，該法以徑向不穩(wěn)定流動(dòng)為計(jì)算基礎(chǔ)。公式如附表1所示；流量準(zhǔn)數(shù)時(shí)間準(zhǔn)數(shù)系數(shù)指數(shù)煤層透氣系數(shù)常數(shù)常數(shù)YF二B九0ab九ABAY=aFb=一0 九10-2—11-0.38九二A1.61B1/1.64A- qr1B二坯ar211—101-0.28九=A1.39B1/2.5610—1020.93-0.20九二1.1A1.2B0.25p2—p201102—1030.588-0.12九=1.83A1.14B1/7.3103—1050.512-0.10九=2.1A1.11B1/9105—1070.344-0.065九=3.14A1.07B1/14.4附表1徑向不穩(wěn)定流動(dòng)參數(shù)計(jì)算公示表表中Y—流量準(zhǔn)數(shù)，無因次；F。一時(shí)間準(zhǔn)數(shù)，無因次；a、b一系數(shù)與指數(shù)，無因次；pO—煤層原始的絕對(duì)瓦斯壓力（表壓力加0.1）MPa；pl—鉆孔內(nèi)排放瓦斯時(shí)的瓦斯壓力，一般為0.1MPa（通大氣時(shí)）；rl一鉆孔半徑，m；九一煤層透氣系數(shù)，（m2/MPa2?d）q—在排放瓦斯時(shí)間為t時(shí)的鉆孔煤壁單位面積瓦斯流量，（m3/a2?d），可由下式確定：q=Q/2兀rL；Q—在時(shí)間t時(shí)的鉆孔總流量，m3/d；L—煤孔長(zhǎng)度，一般等于煤層厚度，m；t—從開始排放瓦斯到測(cè)量瓦斯流量q時(shí)的時(shí)間間隔，d；a—煤層瓦斯含量系數(shù)，（m3丨m3?MPa0.5）o計(jì)算透氣性系數(shù)時(shí)，因附表1中的公式較多，究竟用哪個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算？可采用試算法，即先用其中任何一個(gè)公式計(jì)算出九值，再將這個(gè)九值代入F二B九中效0驗(yàn)F值是否在原選用的公式的范圍內(nèi)，如F值在原選用的公式范圍內(nèi)，結(jié)果正00確；如不在所選公式范圍，則根據(jù)算出的F值，選其所在的范圍的公式進(jìn)行計(jì)0算。一般tvld時(shí)先用F=1—10之公式；t>ld,可先用F=102>103公式進(jìn)行計(jì)算。00徑向流量法在計(jì)算透氣性系數(shù)時(shí)需要一組數(shù)據(jù)多次試算才能找到合適的計(jì)算公式，給結(jié)果帶來了不便，而且理論分析還表明，現(xiàn)有的計(jì)算方法還存在著無法找到合適計(jì)算公式或存在兩個(gè)互相矛盾的計(jì)算結(jié)果問題。因此有人提出了優(yōu)化算法（2）透氣性系數(shù)的優(yōu)化算法由Y=A/九,F二B九可導(dǎo)出A，B與Y，F(xiàn)/勺關(guān)系為00AB=YF0 （1）將式Y(jié)=aFb代入式（1）,整理得：0AB=aF1+b （2）0AB與F0有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由于AB是由實(shí)際測(cè)定的參數(shù)確定的在計(jì)算透氣性系數(shù)九之前A和B的值已經(jīng)可以確定，所以可由式（2）根據(jù)F的取值區(qū)間和在0該區(qū)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的a，b值，直接計(jì)算出AB值的區(qū)間。依據(jù)式（2）和表1,可以直接構(gòu)造出煤層透氣性系數(shù)九的計(jì)算公式所分別對(duì)應(yīng)的F0和AB取值區(qū)間，這樣就可以根據(jù)AB值查表2，確定計(jì)算公式，直接計(jì)算出透氣性系數(shù)九表2煤層透氣性系數(shù)優(yōu)化計(jì)算時(shí)間準(zhǔn)數(shù)F=B九0系數(shù)a指數(shù)b煤層透氣系數(shù)九AB的取值區(qū)間10-2—11-0.38九二A1.61B1/1.64<11—101-0.28九=A1.39B1/2.561.00—5.2510—1020.93-0.20九二1.1A1.2B0.255.87—37.02102—1030.588-0.12九=1.83A1.14B1/7.333.84—256.67103—1050.512-0.10九=2.1A1.11B1/9256.61—16190.86105—1070.344-0.065九=3.14A1.07B1/14.4>16276.40由表可以看出有的區(qū)間無法找到合適的計(jì)算公式，有的區(qū)間有兩個(gè)公式來計(jì)算，其結(jié)果相互矛盾，造成這樣