一种确定高变质煤落煤残存瓦斯含量值及对应时间的方法

摘要

本发明公开了一种确定高变质煤落煤残存瓦斯含量值及对应时间的方法，将采落煤煤样装入煤样罐并通过解吸仪每隔10-30min记录一次所述煤样的瓦斯解吸量，直至煤样充分解吸，通过公式计算得到暴露不同时间下的残存瓦斯含量Wni，第(n-1)i分钟残存瓦斯含量W(n-1)i减去第ni分钟残存瓦斯含量Wni的差值再与第ni分钟残存瓦斯含量Wni的比值小于5%时，此时的采落煤煤样残存瓦斯含量为该采落煤煤质的残存瓦斯含量，解吸时间即为对应的采落煤煤样残存瓦斯含量解吸时间。本发明是针对高变质程度煤提出一种确定落煤残存瓦斯含量值及对应时间方法。

权利要求

1.一种确定高变质煤落煤残存瓦斯含量值及对应时间的方法，其特征在于：将原煤煤样装罐密封，并测量其原始瓦斯含量Z；将采落煤煤样装入煤样罐并通过解吸仪进行瓦斯解吸，同时每隔设定时间i记录一次采落煤煤样的瓦斯解吸量Qni，直至采落煤煤样充分解吸，设定时间i为10-30min，通过公式一计算得到暴露不同时间下的采落煤煤样的残存瓦斯含量Wni：公式一：

式中 i----设定的记录采落煤煤样瓦斯解吸量的时间间隔，i为10-30min；

3

Z----原煤煤样的原始瓦斯含量，单位是m/t；

3

Wni----采落煤煤样解吸ni分钟后的残存瓦斯含量，单位是m/t， n=1,2,3…，n为记录次数；

Qni----采落煤煤样第ni分钟的瓦斯解吸量，单位是ml，n=1,2,3…，n为记录次数；

G----采落煤煤样的重量，单位是g；

第(n-1)i分钟残存瓦斯含量W(n-1)i减去第ni分钟残存瓦斯含量Wni的差值再与第ni分钟残存瓦斯含量Wni的比值小于5%时，此时的采落煤煤样残存瓦斯含量为该采落煤煤质的残存瓦斯含量，解吸时间为此时对应的采落煤煤样残存瓦斯含量解吸时间。

2.如权利要求1所述的一种确定高变质煤落煤残存瓦斯含量值及对应时间的方法，其特征在于：所述采落煤煤样的质量为3-5kg。

说明书

一种确定高变质煤落煤残存瓦斯含量值及对应时间的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤层残存瓦斯含量测试方法，特别涉及一种适用于煤矿掘进工作面采落煤残存瓦斯含量的确定方法。

背景技术

[0002] 随着采矿工业的发展，开采深度日益增加，机械化程度不断提高，工作面单产成倍增长，随之而来的则是瓦斯涌出量的急剧上升，瓦斯因素势必成为制约矿井安全生产和企业经济效益的最主要因素之一。矿井瓦斯涌出量预测是新建矿井和改扩建矿井通风设计、安全管理、制定合理的瓦斯防治措施必不可少的重要环节，瓦斯涌出量预测精度的高低直接决定着矿井生产时的安全程度、经济效益的好坏。搞好矿井瓦斯涌出量预测对于高瓦斯矿井，尤其是对具有瓦斯和煤岩突出矿井，具有重要的现实意义。

[0003] 《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018-2006）中介绍有两种预测方法：矿山统计法和分源预测法。矿山统计法主要适用于生产时间较长，数据较为完整的矿井，要求预测矿井具有相同或相近的开采技术条件，在垂深度不得超过200m，倾斜方向不超过600m，鉴于限定条件较多，目前这种方法已很少使用。分源预测法是常用的预测方法，预测采掘面瓦斯涌出量主要取决于原煤瓦斯含量和采落煤残存瓦斯含量，原煤瓦斯含量目前测试准确度已经较高，能够满足工程需要。但是，对于采落煤的残存瓦斯含量的确定方法研究较少，目前主要有两种方法：①根据标准给出煤的挥发分确定对应的残存瓦斯含量或按照公式计算；②在煤炭自采落到运出井口或暴露2h后采样装罐密封、实验室测定其残存瓦斯量。

[0004] 第一种方法提到的根据煤的挥发分取对应残存瓦斯含量，只是给出了一个范围，并没有确定具体值，而残存瓦斯含量计算公式也存在明显的问题，在大多数矿区都不适用。第二种方法一概地按采落煤在井下停留两小时来考虑残存瓦斯量，没有考虑矿井采掘运机械化程度的提高，许多矿井煤炭采落后20分钟能够运出工作面，1个小时就可以运至地面，按照2h确定残存瓦斯量也是不科学的。同时，由于高变质程度的煤在成煤过程中生成的瓦斯量较大，瓦斯灾害也最为严重，因此，研究高变质煤落煤残存瓦斯含量值及对应时间，对提高矿井瓦斯涌出量预测准确率，减少瓦斯灾害具有重要意义。

发明内容

[0005] 本发明的目的是针对高变质程度煤的提出一种确定落煤残存瓦斯含量值及对应时间方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种确定高变质煤落煤残存瓦斯含量值及对应时间的方法，将原煤煤样装罐密封，并测量其原始瓦斯含量Z；将采落煤煤样装入煤样罐并通过解吸仪进行瓦斯解吸，同时每隔设定时间i记录一次采落煤煤样的瓦斯解吸量Qni，直至采落煤煤样充分解吸，设定时间i为10-30min，通过公式一计算得到暴露不同时间下的采落煤煤样的残存瓦斯含量Wni：

[0007] 公式一：

[0008] 式中 i----设定的记录采落煤煤样瓦斯解吸量的时间间隔，i为10-30min；

[0009] Z----原煤煤样的原始瓦斯含量，单位是m3/t；

[0010] Wni----采落煤煤样解吸ni分钟后的残存瓦斯含量，单位是m3/t，n=1,2,3…，n为记录次数；

[0011] Qni----采落煤煤样第ni分钟的瓦斯解吸量，单位是ml，n=1,2,3…，n为记录次数；

[0012] G----采落煤煤样的重量，单位是g；

[0013] 第(n-1)i分钟残存瓦斯含量W(n-1)i减去第ni分钟残存瓦斯含量Wni的差值再与第ni分钟残存瓦斯含量Wni的比值小于5%时，此时的采落煤煤样残存瓦斯含量为该采落煤煤质的残存瓦斯含量，解吸时间为此时对应的采落煤煤样残存瓦斯含量解吸时间。

[0014] 所述采落煤煤样的质量为3-5kg。

[0015] 本发明所述的高变质煤确定落煤残存瓦斯含量值及对应时间方法，可快速的计算得到高变质程度煤的残存瓦斯含量和对应时间，从而更加准确的预测采掘工作面的瓦斯涌出量，实现有的放矢的治理瓦斯，从而避免瓦斯灾害的发生。

附图说明

[0016] 图1是采落煤样罐的结构示意图。

具体实施方式

[0017] 一种确定高变质煤落煤残存瓦斯含量值及对应时间的方法，包括如下步骤：

[0018] （1）制作原煤煤样：井下采掘工作上施工一直径为42mm钻孔，孔口取质量约250g的原煤煤样并装标准煤样罐密封，依照GB/T 23250-2009，实验室测试原煤煤样的原始瓦斯含量Z。

[0019] （2）制作采落煤煤样：将割煤机不加分选地采集割落的新鲜采落煤块作为采落煤煤样，称出采落煤煤样的重量G，并将采落煤煤样装入采落煤样罐密封，所述采落煤煤样的质量为4kg。由图1所示的采落煤样罐包括设置顶口的罐体1和螺纹连接在罐体1顶口处的密封盖4，罐体1设有两扶手5，并且罐体1通过两胶皮管3分别连接两瓦斯解吸仪6，每根胶皮管3上均设有开关阀2。在工作时，当其中一个瓦斯解吸仪6的水排完后，可立即使用另一瓦斯解吸仪6，两瓦斯解吸仪6可连续交替使用。当然，本发明不拘泥于上述形式，采落煤煤样的质量在3-5kg之间均可。

[0020] （3）通过解吸仪6对采落煤煤样进行瓦斯解吸，同时每隔设定时间i记录一次所述采落煤煤样的瓦斯解吸量Qni，直至煤样充分解吸，设定时间i为30min，通过公式一计算得到暴露不同时间下的残存瓦斯含量Wni：

[0021] 公式一：

[0022] 式中 i----设定的记录采落煤煤样瓦斯解吸量的时间间隔，此处i为30min；

[0023] Z----原煤煤样的原始瓦斯含量，单位是m3/t；

[0024] Wni----采落煤煤样解吸ni分钟后的残存瓦斯含量，单位是m3/t；

[0025] n=1,2,3…，n为记录次数，ni为记录次数n与设定时间i的乘积；

[0026] Qni----采落煤煤样第ni分钟的瓦斯解吸量，单位是ml；

[0027] n=1,2,3…，n为记录次数，ni为记录次数n与设定时间i的乘积；

[0028] G----采落煤煤样的重量，单位是g；

[0029] 第(n-1)i分钟残存瓦斯含量W(n-1)i减去第ni分钟残存瓦斯含量Wni的差值再与第ni分钟残存瓦斯含量Wni的比值小于5%时，此时的采落煤煤样残存瓦斯含量即为该采落煤煤质的残存瓦斯含量，解吸时间为此时对应的残存瓦斯含量解吸时间ni。当然，本发明不拘泥于上述形式，设定时间i的数值在10-30min内均可，均能达到发明目的。

[0030] 采落煤煤样残存瓦斯含量测定结果如表1：

[0031]

[0032] （4）根据表1计算结果，(W(n-1)i -Wni)/Wni的比值在解吸时间330min时小于5%，认3
为该煤质落煤残存瓦斯含量Wnj为4.29m /t，对应的解吸时间为330min。