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[摘 要]本文通过对所取的硬分层和软分层的煤样进行了实验室模拟实验,分析煤样的瓦斯吸附-解吸规律曲线图,根据实验数据分析可以得出煤层瓦斯压力与瓦斯含量相对应的关系,最后通过实验模拟可以确定赵庄矿3#煤层的瓦斯含量临界值为11m3/t,对煤矿瓦斯防治具有一定指导意义。
[关键词]煤样;钻屑瓦斯解吸指标;瓦斯压力;瓦斯含量
中图分类号:TD712 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2014)36-0029-01
1 实验系统
实验系统主要有温控单元、真空脱气单元、充气单元以及吸附-解吸单元构成。整个实验过程是首先对煤样罐中的煤样进行抽真空脱气,连续抽气达到12小时以上;再对煤样罐充气,煤样对所冲的瓦斯吸附达到12个小时以上(煤样达到吸附平衡后),再进行瓦斯解吸规律的模拟实验。
2 煤层瓦斯相关参数实验室的测试结果
2.1 煤样的采集
本实验是研究不同破坏类型,不同压力条件下的瓦斯解吸指标,采集了赵庄矿3#煤层一盘曲、三盘曲、五盘曲各一组煤样,分别命名为赵庄矿:1#-1煤样、1#-2煤样、2#-1煤样、2#-2煤样、3#-1煤样和3#-2煤样。
2.2 煤样的坚固性系数和放散初速度
按照《煤的坚固性系数测试方法(MT49-87)》,采用“落锤法”测定煤样坚固性系数,同时测定煤样的瓦斯放散初速度,测试结果如(表1)所示。
2.3 煤样的工业分析和真相对密度
在赵庄矿3#煤层采集了三组煤样,在实验室分别进行了工业分析和真相对密度,其结果如表2所示。
2.4 煤样的瓦斯吸附常数
在实验室用抚顺分院研制生产的WY-98B吸附常数测定仪对煤样的瓦斯吸附常数进行了测定。各煤样对瓦斯吸附常数的实验结果如表3所示。
3 瓦斯压力与瓦斯含量之间的关系
煤层瓦斯压力和瓦斯含量在一定的温度(25℃)下,也呈幂函数的关系,它们之间具体的数量关系,通过实验数据拟合可得,如图1-图2所示:
煤体的坚固性对突出的最小瓦斯压力影响受到了大部分学者的关注,煤炭科学研究院重庆研究院和北票矿务局以及前苏联都运用了不同的经验公式,来计算煤层临界瓦斯压力[1,2],尤其是俞启香等学者统计分析了北票、焦作、湖南以及重庆等矿区得到的经验公式,因为他们考虑了煤的挥发分以及软煤分层的最小普氏系数,使其具有较好代表性。其公式为
V ——煤的挥发分,%。
根據上面公式分别计算出实验煤样的始突最小瓦斯压力,然后再代入拟合公式,计算出始突最小瓦斯压力所对应的瓦斯含量临界值,结果见表4所示。
通过实验拟合得到瓦斯含量和瓦斯压力的经验公式,再把每个煤样相对应的压力临界值代入公式可得,1#-1煤样瓦斯含量临界值为9.65m3/t;1#-2煤样瓦斯含量临界值为12.17m3/t;2#-1煤样瓦斯含量临界值为9.52m3/t;2#-2煤样瓦斯含量临界值为11.05m3/t;3#-1煤样瓦斯含量临界值为9.78m3/t;3#-2煤样瓦斯含量临界值为11.20m3/t。
4 结论
由煤样的瓦斯含量与瓦斯压力得出他们之间关系,与前面相吻合,三个硬煤之间的α相关系数在9左右,三个软煤的α相关系数在13左右,故实验得到较好数据。
[关键词]煤样;钻屑瓦斯解吸指标;瓦斯压力;瓦斯含量
中图分类号:TD712 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2014)36-0029-01
1 实验系统
实验系统主要有温控单元、真空脱气单元、充气单元以及吸附-解吸单元构成。整个实验过程是首先对煤样罐中的煤样进行抽真空脱气,连续抽气达到12小时以上;再对煤样罐充气,煤样对所冲的瓦斯吸附达到12个小时以上(煤样达到吸附平衡后),再进行瓦斯解吸规律的模拟实验。
2 煤层瓦斯相关参数实验室的测试结果
2.1 煤样的采集
本实验是研究不同破坏类型,不同压力条件下的瓦斯解吸指标,采集了赵庄矿3#煤层一盘曲、三盘曲、五盘曲各一组煤样,分别命名为赵庄矿:1#-1煤样、1#-2煤样、2#-1煤样、2#-2煤样、3#-1煤样和3#-2煤样。
2.2 煤样的坚固性系数和放散初速度
按照《煤的坚固性系数测试方法(MT49-87)》,采用“落锤法”测定煤样坚固性系数,同时测定煤样的瓦斯放散初速度,测试结果如(表1)所示。
2.3 煤样的工业分析和真相对密度
在赵庄矿3#煤层采集了三组煤样,在实验室分别进行了工业分析和真相对密度,其结果如表2所示。
2.4 煤样的瓦斯吸附常数
在实验室用抚顺分院研制生产的WY-98B吸附常数测定仪对煤样的瓦斯吸附常数进行了测定。各煤样对瓦斯吸附常数的实验结果如表3所示。
3 瓦斯压力与瓦斯含量之间的关系
煤层瓦斯压力和瓦斯含量在一定的温度(25℃)下,也呈幂函数的关系,它们之间具体的数量关系,通过实验数据拟合可得,如图1-图2所示:
煤体的坚固性对突出的最小瓦斯压力影响受到了大部分学者的关注,煤炭科学研究院重庆研究院和北票矿务局以及前苏联都运用了不同的经验公式,来计算煤层临界瓦斯压力[1,2],尤其是俞启香等学者统计分析了北票、焦作、湖南以及重庆等矿区得到的经验公式,因为他们考虑了煤的挥发分以及软煤分层的最小普氏系数,使其具有较好代表性。其公式为
V ——煤的挥发分,%。
根據上面公式分别计算出实验煤样的始突最小瓦斯压力,然后再代入拟合公式,计算出始突最小瓦斯压力所对应的瓦斯含量临界值,结果见表4所示。
通过实验拟合得到瓦斯含量和瓦斯压力的经验公式,再把每个煤样相对应的压力临界值代入公式可得,1#-1煤样瓦斯含量临界值为9.65m3/t;1#-2煤样瓦斯含量临界值为12.17m3/t;2#-1煤样瓦斯含量临界值为9.52m3/t;2#-2煤样瓦斯含量临界值为11.05m3/t;3#-1煤样瓦斯含量临界值为9.78m3/t;3#-2煤样瓦斯含量临界值为11.20m3/t。
4 结论
由煤样的瓦斯含量与瓦斯压力得出他们之间关系,与前面相吻合,三个硬煤之间的α相关系数在9左右,三个软煤的α相关系数在13左右,故实验得到较好数据。