煤层透气性系数的测定和计算

煤层透气性系数的测定和计算摘要:通过对煤层透气性测定与计算上存在的一些问题进行详细的说明与分析,为煤矿 安全生产 安全生产管理档案一煤矿调度员先进事迹安全生产副经理安全生产责任最近电力安全生产事故安全生产费用投入台账 需要可靠的瓦斯基本参数提供一个保障.关键词煤层透气性系数时间准数测定径向流量法一,煤层透气系数的基本概念原始煤层的透气性一般是很低的,瓦斯在煤层中的流动速度也很小,每昼夜仅数厘米到几米.根据试验室和现场的测定研究,流动状态属于层流运动,也就是瓦斯的流速和压差成正比,与煤层的渗透率成正比,符合直线渗透定律及达西定律.构成煤层渗透率的成因,第一是原生裂隙,即煤层层理和煤的胶粒结构.第二是次生裂隙,即地质破坏所形成的裂隙.由于成煤过程中沉积环境和受力条件不完全相同,且在地质变动过程中煤体各部分所受到的揉搓情况不一.因此煤体是非均质的,各个区域的渗透率并不完全相同.第三是采矿裂隙,这是采掘工作以后,地压的活动又使部分煤体压缩和伸张,在煤层中形成新的裂隙.煤层的渗透率基本上是由这三部分裂隙结构而成的,这使得煤层的透气系数在煤层中各点相差较大,只能采用综合平均的数值,才能代表某一区域煤层的透气系数.在矿井中的实际测定也表明了在范围不大的区域内,通过各个钻孔测定的综合平均透气系数,彼此是相近的,大多处于同一数量级内.因此在工程计算中采用平均的透气系数可以近似地把一区域的煤层作为均质物体进行分析计算.采掘工作引起的地区活动能使煤层的透气系数产生很大变化.例如在集中压力带,煤体的透气系数可降低一倍到几倍,而在卸压带内可增大数千倍.在水力压裂,水力冲孔,中压长时间注水等水力化处理煤层瓦斯的措施中也都使煤层透气系数产生强烈的变化.测定煤层透气系数的变化使研究煤层瓦斯流动规律的重要内容之一.二,计算煤层透气系数的方法煤层透气系数的计算是和测定方法密切有关的,较好的测定方法是在岩石巷道中向煤层打钻孔,钻孔应尽量垂直贯穿整个煤层,然后堵孔测定煤层真实瓦斯压力.再打开钻孔排放瓦斯, 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 流量和时间.在影响钻孔瓦斯流量的因素中主要是煤层原有的瓦斯压力,打开钻孔后的钻孔中瓦斯压力,煤层透气系数,瓦斯含量系数,煤层厚度和钻孔半径以及排放瓦斯时间等七个参数.在这七个参数中只有透气系数这一数值.这一方法的原理是比较简单的,关键在于怎样计算,计算的方法是否可靠,能不能反映煤层瓦斯流动的真实情况,导出正确的煤层透气系数的数值.计算公式是建立在下列基础之上的(一)在钻孔瓦斯流动的范围内,煤层瓦斯压力,透气系数,瓦斯含量系数相同.(二)钻孔垂直正交煤层(偏斜不大于3o.).贯穿煤层全厚,在瓦斯流动范围内煤厚不变.(三)煤层顶底板岩层不漏气.(四)在打开钻孔排方瓦斯之前,煤层瓦斯压力为p0,打开钻孔之后,钻孔中瓦斯压力为p】,且在排瓦斯过程中pl的数值不变.(五)在瓦斯流动过程中,瓦斯的温度等于煤层温度.(六)钻孔瓦斯流动的状态属于径向不稳定流动,其流动过程比较复杂,难以用数学手段直接导出计算公司,因此在实验室内根据上述四项条件,用相似模型试验的方法进行试验,并以相似准数表达试验的结果,从而导出一般的钻孔瓦斯流动计算公式:Y=a×F.式中:Y一流量准数,无因次;F一时间准数,无因次;a,b一系数.测定计算煤层透气系数的步骤(一)从岩石巷道向煤层打钻孔,孔径不限.钻孔与煤层的交角尽量接近9o..要记录钻孔的方位角和仰角以及钻孔在煤层中的长度.钻孔进入煤层和打完煤层的时间(年,月,日,时,分),取这两个时间的平均数作为打钻时钻孔瓦斯开始流动的时间.钻孔结束后,用水冲洗钻孔清除钻孔内的煤屑.(二)封孔测定钻孔瓦斯压力,要求封孔严密,封孔深度在岩石巷道中不小于3m,以求能准确地测得煤层的真实压力,测定瓦斯压力的导管直径要大一些.在透气系数大的煤层可使用半寸管,在上压力表之前,测定钻孔瓦斯流量,记录流量和时间(年,月,日,时,分).(三)压力表上升到煤层真实压力或压力表稳定后,即可进行测定.(四)卸下压力表排放瓦斯,测量钻孔瓦斯流量,在测定时要记录卸表大量排放瓦斯的时间,作为瓦斯开始流动的其始时间,并记录每次测定瓦斯流量的时间(年,月,日,时,分).为了便于卸下压力表,可使用带有排瓦斯孔的压力表接头.这种具有排气孔的接头,可以消除卸表时高压瓦斯冲毁压力表,突然喷出大量高浓度瓦斯的危险,但是在允许条件下应尽快把压力表接头从测压管上卸除,便于瓦斯的排放,以免造成钻孔瓦斯压力长时大于一个大气压,引起测定的误差.测量流量的仪器,在流量大时用小型孔板流量计,在流量小时用0.5m3/h的湿式气体流量计(即煤气表).测量流量的时间:最好在卸表1h后到几天内进行,因为时间较长,可使流动范围扩大.测量计算出来的透气系数是流动场的平均值,时间较长测出的透气系数受周围卸压的影响小些.能够有较大的代表性.如测量流量的时间距卸表时很近,则测出的透气系数受钻孔卸压圈的影响比较大,在已卸压的区域,因透气系数已大大提高,故测定时间的长短影响不大.在未卸压的原始煤层,如卸表后连续自然排放瓦斯到巷道大气中,根据几个月后测得的流量计算透气系数不但具有更大的代表陛,而且可以消除钻孔斜交煤层引起的误差.在已知瓦斯压力值的地区,测定煤层透气系数,可省去测量瓦斯压力的过程,根据打钻孔后,钻孔的瓦斯流量就可以进行计算.在封孔测压安装压力表之前,测得的瓦斯流量也可用来计算透气系数.(流量可在上压力表之前,之后测定).煤层瓦斯含量系数,根据实验室或现场的瓦斯含量测定得出的瓦斯压力曲线导出,可以取P=5,10,15,……P等点的瓦斯含量w值,求出若干X值,取其平均值.在计算时因公式较多,究竞选那一个公式计算,可采用试算法.即先用一个公式计算出入值,将算出的代入Fo=B×中效验F值是否在选用公式的范围内,如不在则根据算出的F值另选公式计算出来.在时间t<ld时可以先用l,1o的公式,时间t>ld时可先用100,1000公式作为第一次试算.在有经验时一般不会另选公式计算,但在另选一次后,即可得出正确结果.表1链孔径向不稳定流量法计算煤层透气性系数参数与公式凝置醒霰Y时1月J耀毅《鼍}韵彖戥罾数暖气性系鞭磬敲爨鞭,静lk鹳8X=A1~lB0斑:瀣,l0馥2黝辨0A=q—r嚣一却,e,l》m4t2oolOAl一?一},l》.58豁毋l2O秘f83l嘴9l坟r.盖,,l,SlllOAI,ljB0tll,l母.3440.065.l4A1mm表中:Y一流量准数,无因次;Fo一时间准数,无因次;a,2008.No23口唐本锐煤层透气性系数的测定和计算用烧结法,钼酸铅重量法测定铅钼精矿中钼含量?杨勤松西藏曲水县钼矿是一个伴生有铅,金,银的钼矿,其原矿含钼品位较高.由于矿石中含铅,在浮选过程中铅,钼很难分离,浮选出的钼精矿中含铅较高,用常规钼酸铅重量法测定钼含量时,矿样中钼易形成钼酸铅进入残渣中,致使补正值中钼含量较高.这样测出的结果误差较大,特别在目前市场经济条件下容易引发商业纠纷.采用碳酸钠和氧化锌烧结和钼酸铅重量法相结合,测出含铅钼精矿中钼含量,结果稳定可靠,克服常规钼酸铅重量法的不足.并能准确快速测定5%以上钼含量.一,仪器:自控温电阻炉,万分之一克电子分析天平,分光光度计.二,化学试剂和 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 溶液.(一)乙酸一乙酸铵缓冲液:250mL饱和乙酸铵溶液,加I50mL冰乙酸,加水稀释至500mL.(二)乙酸铅溶液OSg/>):称取18g乙酸铅,加25mL冰乙酸,用水溶解,过滤,用水稀释至lO00mL.(三)混合熔剂:取500g无水乙酸钠,500g氧化锌混匀磨细,保存于带盖瓶中.(四)硫酸铜一硫酸}昆合溶液:称取0.06g硫酸铜(CuSO475H20),加lOOmL硫酸(1:1)搅拌使之溶解.(五)钼标准贮存溶液:称取0.1500g三氧化钼(光谱纯)于250mL烧杯中,加5mL氢氧化钠(150g/L)溶液溶解,移入lO00mL容量瓶中,以水定容,转入塑料瓶中保存.此溶液含钼0.1mg/mL.(六)钼标准溶液:移取10.OOmL钼标准贮存液于lOOmL容量瓶中,以水定容,转入塑料瓶中,此溶液含钼1Og/mL.(oc)酚酞乙醇指示剂lg/L.(八)硫脲溶液50g/L.(九)硫氰酸钾溶液:250g/L.三,测定方法.称取0.2000g试样于30mL瓷坩埚中,加入6,8g}昆合熔剂,搅匀,表面覆盖17—2g混合熔剂,置于700,750E高温炉中烧结3o,40min,取出冷却,将烧结块小心转入300mL烧杯中,用3o一40mL水洗净坩埚,加热煮沸,使可溶.眭盐类溶解,过滤于4oomL烧杯中,残渣用热水洗涤4,5次,保留残渣以进行钼的分光光度法补正.将滤液体积调至300mL左右,加3,4滴lg/L甲基橙指示剂,用盐酸(1:1)中和至呈微红色,再过量1o,12滴,加入50mL乙酸一乙酸铵缓冲溶液,加热至微沸,取下,在不断搅拦下慢慢加入18g/L乙酸铅溶液,其加入量以丹宁为外指法剂检验至不呈现黄色反应后,再过量1.5mL,加入少量纸浆,加热煮沸30min,静置30min以上,用慢速定量滤纸过滤,用乙酸一乙酸铵洗液洗至无铅离子反应(用硫化钠检验),再用热水洗两次,将沉淀连同滤纸移人已恒重的瓷坩埚中,灰化,在550,600?烧至恒重,计算分析结果.残渣中钼的补正:将前面残渣连同滤纸放入30mL铁坩埚中,灰化后加入6,8g过氧化钠,搅匀,在600,7OO?高温炉中熔融至红色透明,稍冷,用40mL沸水浸取,移入lOOmL容量瓶中,以水定容.干过滤,吸取20mL滤液于50mL容量瓶中,以1g/L酚酞溶液为指示剂,用硫酸(1:1)中和至无色,加入8mL硫酸一硫酸铜溶液,加入5mLSOg/L硫脲溶液,放置5min,加入5mL3OOg/L硫氰酸钾溶液,用水定容.20min后,在波长460nm处测定其吸光度,从工作曲线上查出相应的钼的质量.四,测定结果的准确度和精确度.将本法对含铅钼精矿测定结果与国家标准方法(钼酸铅重量法)的测定结果进行比较,结果见表1.在标准样品中加入不同量的标准铅,按本法进行钼的测定,结果见表2.另外,用本法对不含铅标准钼精粉的几个标准样品进行10次平行测定,结果表明,其偏差都在国家规定的允许误差范围之内.表1袭2辕准绰晶镭含壁?翔A铅璧鼢j瓣定锈宙璧6868如l810:堪5:54l孙2538秘20辩矗462463l秘3515舢综上所述,采用氧化锌和碳酸钠烧结和钼酸铅重量法相结合,不需作残渣补正,且分析精密度和准确度均达到国标要求,简单快速,适合于我国不同地区和不同类型的钼含量在5%以上钼矿样中钼的测定.(作者单位:洛阳坤宇矿业有限公司)b一系数与指数,无因次;P—煤层原始的绝对瓦斯压力,(表压力加0.1MPa);P一钻孔内排放瓦斯时的瓦斯压力,一般为0.IMP(通大气时);Y一钻孔半径,q入—煤层透气性系数,(m2/MP..dq—在排放瓦斯时间为t时的钻孔煤壁单位面积瓦斯流量,ms/m2.d,可由下式确定(q--Q/2不r,L);Q—在时间t时的钻孔总流量,m./d;L—煤孔长度,一般等于煤层厚度,m;t一从开始排放瓦斯到测量瓦斯流量q时的时间间隔,d;a—煤层瓦斯含量系数,mV(m3.MP).三,测定中的注意事项测定透气系数的钻孔要注意有无喷孔的现象,如有,应记录喷孔的数量,以便折合计算孔径.值得注意的是喷孔的钻孔孔壁附近煤体发生卸压变形,因而在排瓦斯时间短时,求得的透气系数偏大,所以在测定时使排瓦斯时间较长,使流动场扩大减少孔壁卸压区的影响.但在保护层开采后,因煤层普遍卸压,喷孔对钻孔透气系数的影响则相对减少.测定流量的时间,在压力为真实压力时,排瓦斯在一天以上较好,在压力低于真实压力时,以排瓦斯时间在一小时到几小时为好.如在测定前对压力的真实程度缺乏了解,可按不同时间多测几个流量值,这样可以分析压力的真实性和距钻孔不同距离煤层透气系数的变化规律.在测定流量时,气体的压力,温度和760mmHg,煤层温度相差较大时,可给予校正.在一般情况下,因气体状态引起的误差不大,可以不加校正.瓦斯压力和流量的测定必须尽量准确,如瓦斯压力测定值偏低,则测定的透气系数将随时间的增长而偏大.在已知压力偏低的测压水平,计算透气系数可仍用压力表的压力值,但排瓦斯时间要短,并多测几个数进行校对.如钻孔壁有较大的卸压圈,则测定的透气系数将随时间增长而降低.在封孔测压上压力表之前,测定的瓦斯流量t,Q可用于在测定煤层透气系数之后,反求煤层原始瓦斯压力p.但测定透气系数的排瓦斯时问t应和tu_一相近.总之,测定计算煤层透气系数的方法并不复杂,只要多加实践,就能熟练掌握和运用.(作者单位:贵州省松河煤业发展有限责任公司松河矿井)2008.N0230