[發(fā)明專利]臨界瓦斯壓力下煤層瓦斯含量快速確定方法

在審

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• 申請日: 2022-08-02
• 公開（公告）號: CN115290502A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設計）人: 戴林超;雷紅艷;張志剛;孫海濤;劉延保;趙旭生;李日富;曹偈;黃濤;王然;程曉陽;王波;桂小玲;李春妍;劉金根
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司;重慶大學
• 主分類號: G01N7/04
• 分類號: G01N7/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

本發(fā)明涉及一種臨界瓦斯壓力下煤層瓦斯含量快速確定方法，屬于煤礦瓦斯技術領域。該方法包括以下步驟：S1：瓦斯吸附常數(shù)測定；S2：試驗結果分析；S3：確定煤層瓦斯含量。本發(fā)明通過對90個煤礦煤樣進行瓦斯參數(shù)及煤質指標測試試驗，運用SPSS數(shù)據(jù)軟件對測試數(shù)據(jù)進行曲線估計及多元線性回歸，得出瓦斯吸附常數(shù)a、b的多元線性回歸模型，經(jīng)檢驗，多元線性回歸模型具有一定的有效性和可靠性。建立了瓦斯吸附常數(shù)a與Q₀?Δp關聯(lián)、b與V_daf?ARD關聯(lián)的多元非線性回歸模型。

技術領域

本發(fā)明屬于煤礦瓦斯技術領域，涉及臨界瓦斯壓力下煤層瓦斯含量快速確定方法。

背景技術

煤層瓦斯含量直接影響煤層含瓦斯的多少和礦井瓦斯涌出量的大小，對于正確設計礦井通風，進行瓦斯抽放，突出危險性評價等具有重要意義。煤層瓦斯含量測定方法分為直接法與間接法。直接法是在井下現(xiàn)場及實驗室測定可解吸瓦斯量和常壓瓦斯量、然后推算采樣過程中的瓦斯損失量，三部分之和為煤層瓦斯含量。間接法是在實驗室實測瓦斯吸附常數(shù)及煤質指標的基礎上，結合井下現(xiàn)場實測的煤層瓦斯壓力，通過朗格繆爾方程計算煤的吸附瓦斯量和游離瓦斯量，兩部分之和為煤層瓦斯含量。相對直接法而言，間接法測定的參數(shù)都是實測值，煤層瓦斯壓力也是實測值，實測過程中影響因素較少，測定誤差較小，測定數(shù)據(jù)可信度比較高。直接法測定結果存在偏低的情況比較普遍，而許多礦井的間接法測定結果比較接近實際。但采用間接法的缺點是需要在實驗室實測瓦斯吸附常數(shù)及井下實測煤層瓦斯壓力，這是兩項比較繁重的工作，測定周期長、費用高、操作復雜、技術要求高。尤其在緩傾斜煤層或圍巖致密性差的煤層，測定煤層瓦斯壓力比較困難；而對于變質程度非常低的煤種或者煤中夾雜大量煤矸石的煤樣，經(jīng)常測定出的瓦斯吸附常數(shù)為負值，與理論不相符，導致無法采用間接法測定煤層瓦斯含量。

由于影響煤層瓦斯含量因素眾多，而且瓦斯賦存具有復雜性、非線性、動態(tài)性和隨機不確定性等特性，使得準確測定煤層瓦斯含量面臨諸多困難。近年來，針對煤層瓦斯含量預測，學者高保彬等采用建立在數(shù)理統(tǒng)計基礎上的線性回歸法；李新建、王永敬采用鉆屑瓦斯解吸指標法等研究得出不同的預測煤層瓦斯含量數(shù)學模型，預測模型主要集中在煤層深度、煤層厚度、底板標高、斷層距離、煤巖層傾角等井下現(xiàn)場影響因素相關聯(lián)與煤層瓦斯含量之間的關系方面。而對于利用煤質指標與瓦斯參數(shù)關聯(lián)快速確定煤層瓦斯含量鮮有涉及。煤質指標包括煤的水分M_ad、灰分A_ad、揮發(fā)分V_daf、瓦斯放散初速度Δp、堅固性系數(shù)f、常壓吸附量等，它們從宏觀上反映了煤與瓦斯吸附解吸有關的一些本質特征，其中Δp和f常用于區(qū)域性突出危險性預測。這些參數(shù)在實驗室測定時間短、費用低、操作簡單，因此，尋求一種利用煤質指標與瓦斯參數(shù)關聯(lián)來代替瓦斯吸附常數(shù)的方法，即可克服少數(shù)煤樣瓦斯吸附常數(shù)測定結果為負值而不能被采用的情況，使間接法測定煤層瓦斯含量得到全覆蓋，且可快速確定出臨界瓦斯壓力(瓦斯壓力為0.74MPa)下的煤層瓦斯含量，對礦井瓦斯災害防治、預測煤與瓦斯突出、煤層瓦斯抽采等預測應用提供一種新技術和新方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種臨界瓦斯壓力下煤層瓦斯含量快速確定方法。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

臨界瓦斯壓力下煤層瓦斯含量快速確定方法，該方法包括以下步驟：

S1：瓦斯吸附常數(shù)測定；

S2：試驗結果分析；

S3：確定煤層瓦斯含量；

所述S1具體為：

煤對甲烷的吸附為物理吸附，在高壓狀態(tài)下符合朗格繆爾方程：

將式(1)變換后得到一條直線方程：