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摘要：掌握煤层的瓦斯基本参数是认识煤层瓦斯赋存规律、科学制定矿井瓦斯防治方案和进行合理通风设计的基础。就瓦斯治理而言只有在弄清了煤层瓦斯赋存规律的前提下，才可能根据瓦斯灾害的严重程度，有针对性地采取防治技术措施，实现矿井安全高效生产。而瓦斯赋存规律的获得必须大量测量煤层瓦斯基本参数。煤矿企业建立瓦斯基本参数实验室后可以随着采掘工程的推进，随时测定煤层瓦斯基本参数，掌握煤层瓦斯的动态变化，进一步研究瓦斯分布规律，进而形成瓦斯预测分析结论，指导矿井安全高效生产。
关键词：瓦斯实验室 防治瓦斯 煤层参数
中图分类号：S471
一、瓦斯实验室主要用途：
1 、研究煤层瓦斯赋存规律
瓦斯实验室可以采用直接法和间接法测定瓦斯含量，瓦斯含量是煤层瓦斯赋存规律的研究中最重要的一项内容，同时可以间接推断出煤层中瓦斯压力，可以弥补在实际生产中采用直接法测压时，出现漏气造成测压不准的状况。同时瓦斯实验室还可以利用相关设备对煤层突出敏感指标进行测定，包括：煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度。瓦斯放散初速度指数△P，与煤的坚固性系数相配套，结合煤层原始瓦斯压力、煤体破坏类型等指标，可对煤层突出危险性进行评价，也可用于煤层区域突出危险性的综合指标测算。
2 、指导矿井安全生产
对于瓦斯灾害严重矿区，瓦斯治理任重道远，瓦斯成为制约安全生产的重要因素。建立瓦斯基本参数实验室后，可以随时进行瓦斯赋存规律研究，及时掌握瓦斯分布动态、制定针对性的安全技术措施，从而避免瓦斯事故的发生；通过实验室基本参数的研究，可以对矿井井田范围内的瓦斯灾害进行全面分析和划分，对灾害程度进行区别，从而提高瓦斯治理效率，提高瓦斯治理效果，指导煤矿进行合理的安排采掘布置，有针对性地采取防突措施和瓦斯治理技术，实现矿井高产高效。
二、瓦斯实验室主要测定技术
1 、HCA型高压容量法瓦斯吸附装置
通过井下实测的煤层瓦斯压力结合瓦斯吸附常数a、b值、工业分析和煤的孔隙率可以用来计算煤层的瓦斯含量。该装置为全自动的电子式解吸装置，配套有高纯度甲烷气瓶、充气系统、真空干燥系统、电子天平、罗茨真空泵机组、真空脱气系统、恒温水浴箱、瓦斯吸附解吸系统和数据分析系统等装置，设备先进，准确度高，有自动测定、打印实验数据等功能。测定的吸附常数a、b值反映了煤层瓦斯解吸特征和最大可解吸瓦斯量，为瓦斯含量直接测定法及瓦斯压力间接测定法的必备数据。
2、 DGC型瓦斯含量直接测定装置
DGC型瓦斯含量直接测定装置是一套井下和实验室结合使用的直接测定煤层瓦斯含量的装置，装置可在8小时内完成煤层瓦斯含量测定。测定过程为：向煤层施工钻孔取煤样、将煤样装入解吸装置测量瓦斯解吸速度及解吸量、在实验室将煤样装入密封粉碎系统粉碎后测量瓦斯解吸量、抽真空测定或计算煤的常压吸附量、建立模型推算取样阶段损失瓦斯量。所以测定的煤层中瓦斯主要由取样阶段煤样损失瓦斯量Q1、粉碎前自然解吸瓦斯量Q2、粉碎后自然解吸瓦斯量Q3、常压不可解吸瓦斯量Q4等四部分组成。即
式中：Q1——煤样损失瓦斯量，是取样过程中损失的瓦斯量；
Q2——粉碎前自然解吸瓦斯量，是指在常压状态下，煤样井下解吸瓦斯量与煤样运送到实验室在粉碎前所解吸的瓦斯量之和。
Q3——粉碎后自然解吸瓦斯量，指在常压状态下，煤样在粉碎机中粉碎到95%煤样粒度小于0.25mm的过程中所解吸瓦斯量。
Q4——常压不可解吸瓦斯量，在常压状态下，粉碎解吸后仍残存在煤样中不可解吸的瓦斯量。
常压不可解吸瓦斯量可按传统地勘期间瓦斯含量测定方法中的真空泵组脱气、气体成分分析等工艺实测。但更简便的方法是按下式计算：
3 、瓦斯放散初速度测定装置
该仪器主要用于测定煤层瓦斯突出基本指标——瓦斯放散初速度指数△P，一般与测定煤层坚固性系数相配套，结合煤层原始瓦斯压力、煤体破坏类型等指标，可对煤层突出危险性进行评价，也可用于煤层区域突出危险性的综合指标测算。
4 、煤的坚固性系数（f）值测定装置
该装置用于测定煤的坚固性，是判定煤层突出危险性的一项重要指标，结合其它基本指标对煤层突出危险性进行评价
5 、煤样制样装置
该装置用于煤样制样，制备不同粒径段煤样，用于HCA-1型高压容量法吸附装置a、b值测定，瓦斯放散初速度△P测定等。
6、实验气体
实验室气体主要是利用纯度大于99.99%实验气体进行煤体瓦斯吸附实验以及用做色谱仪气体成分分析时的标准气体。
7、直接法煤层瓦斯含量测定结果技术修正研究
采用直接法测定煤层瓦斯瓦斯含量，其取样方式对该方法的影响最大，故需根据实际的取样方式对煤层瓦斯含量测定结果进行修正。
三、瓦斯实验室预定和达到的技术指标
（1）实验室可以满足矿井日常瓦斯含量、瓦斯压力、吸附常数、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数、突出指标测定等方面的需要；
（2）合理准确的测定兴山煤矿的煤层瓦斯基础参数，为安全生产提供可靠依据。
（3）可以测定岩掘工作面在石门揭煤时的各项突出危险性敏感指标，为制定有针对性的防突措施提供依据，为工作面快速揭煤奠定了基础。
（4）可以对煤矿瓦斯抽采工作进行效果评价。
四、瓦斯实验室经济价值、国内外水平比较等
1）瓦斯实验室经济价值分析
煤矿是一个充满多种危险源、非常复杂的生产环境。尤其是瓦斯事故的突发性、随机性大，危险性和破坏性严重，是造成煤与瓦斯突出、瓦斯异常涌出以及瓦斯爆炸等重大瓦斯灾害的主导因素，瓦斯灾害已成为煤矿生产中的一大自然灾害，给高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井的安全生产带来了严重威胁。兴山煤矿瓦斯防治实验室建成后，可以实现矿井瓦斯基本参数常态预测，及时掌握瓦斯分布规律，制定有针对性的瓦斯抽采防突措施，避免事故的发生。对于减小矿井防突工程量、减少矿井安全投入，减少揭煤、防突施工时间、缓解采掘失调都大有裨益。其经济效益主要体现如下几个方面： （一）完善瓦斯地质数据库的建设，有效指导瓦斯综合治理工作。
兴山煤矿瓦斯防治实验室建成后，建立瓦斯数据36册，收集数据276条。根据数据库资料分析瓦斯赋存规律，更新充实瓦斯地质图，为瓦斯治理的规划、设计提供可靠的依据，有效指导瓦斯综合治理工作。
（二）减少瓦斯基本常数测试费用。
实验室能够测定各煤层不同地址单元煤层瓦斯含量、吸附常数、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数等，按照兴山煤矿每年测定吸附常数、瓦斯放初速度、煤的坚固性系数各10组、测定煤层瓦斯含量50组计算，根据目前各科研单位瓦斯基本参数测定收费标准，能够为兴山煤矿节省测试费用60万元。
（三）减少瓦斯抽放钻孔工程量和施工费用。
通过测定煤层瓦斯含量，掌握煤层瓦斯分布规律，有针对性地进行瓦斯抽采，避免以前不了解煤层瓦斯赋存情况，笼统施工瓦斯抽采钻孔。目前兴山煤矿共有16个掘进头，3个瓦斯预抽工作面。预计一年就可以减少施工12000m钻孔，按照每m钻孔费用为30元计算，共能节省钻孔施工费用36万元。
（三）缩短消突周期，增加掘进进尺。
通过测定瓦斯抽采后煤层瓦斯含量，及时考察抽采效果，避免长时间无效抽采，使矿井在最短的时间内揭开煤层或进行巷道掘进和回采，有效缓解采掘失衡的问题。按照兴山煤矿目前防突技术，通过测定煤层瓦斯参数，每年至少能节省三个月的防突时间，使矿井的采掘工作面提前投产，能够提前产生经济效益45万元。
2）瓦斯实验室国内外水平比较
近年来，在国家的大力支持下，在国内科研院所和大专院校煤矿安全专家及煤矿现场专家的共同努力下，煤矿瓦斯治理工作得到了突飞猛进的进展；但其瓦斯治理技术成套装备（瓦斯灾害防治实验室建设）却未能满足要求。
目前，国内除重庆煤科院、沈阳煤科院、淮南瓦斯治理国家工程中心、河南理工大学等科研院所配备较为齐全的瓦斯灾害防治实验室外，其它各局、矿基本未配备或仅配备为数不多的几种装备。
龙煤矿业集团股份有限责任公司鹤岗分公司兴山煤矿最为龙煤集团第一家装备成套瓦斯防治实验室的现代化矿井，通过与重庆煤科院的项目合作，其瓦斯防治实验室的总体技术及测试水平已经达到全国同行业先进或领先水平。
作者简介：葛成兴 ，男，2010年 1 月毕业于黑龙江科技学院 ，专科学历，助理工程师，现任龙煤鹤岗分公司兴山煤矿通风区副区长。
关键词：瓦斯实验室 防治瓦斯 煤层参数
中图分类号：S471
一、瓦斯实验室主要用途：
1 、研究煤层瓦斯赋存规律
瓦斯实验室可以采用直接法和间接法测定瓦斯含量，瓦斯含量是煤层瓦斯赋存规律的研究中最重要的一项内容，同时可以间接推断出煤层中瓦斯压力，可以弥补在实际生产中采用直接法测压时，出现漏气造成测压不准的状况。同时瓦斯实验室还可以利用相关设备对煤层突出敏感指标进行测定，包括：煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度。瓦斯放散初速度指数△P，与煤的坚固性系数相配套，结合煤层原始瓦斯压力、煤体破坏类型等指标，可对煤层突出危险性进行评价，也可用于煤层区域突出危险性的综合指标测算。
2 、指导矿井安全生产
对于瓦斯灾害严重矿区，瓦斯治理任重道远，瓦斯成为制约安全生产的重要因素。建立瓦斯基本参数实验室后，可以随时进行瓦斯赋存规律研究，及时掌握瓦斯分布动态、制定针对性的安全技术措施，从而避免瓦斯事故的发生；通过实验室基本参数的研究，可以对矿井井田范围内的瓦斯灾害进行全面分析和划分，对灾害程度进行区别，从而提高瓦斯治理效率，提高瓦斯治理效果，指导煤矿进行合理的安排采掘布置，有针对性地采取防突措施和瓦斯治理技术，实现矿井高产高效。
二、瓦斯实验室主要测定技术
1 、HCA型高压容量法瓦斯吸附装置
通过井下实测的煤层瓦斯压力结合瓦斯吸附常数a、b值、工业分析和煤的孔隙率可以用来计算煤层的瓦斯含量。该装置为全自动的电子式解吸装置，配套有高纯度甲烷气瓶、充气系统、真空干燥系统、电子天平、罗茨真空泵机组、真空脱气系统、恒温水浴箱、瓦斯吸附解吸系统和数据分析系统等装置，设备先进，准确度高，有自动测定、打印实验数据等功能。测定的吸附常数a、b值反映了煤层瓦斯解吸特征和最大可解吸瓦斯量，为瓦斯含量直接测定法及瓦斯压力间接测定法的必备数据。
2、 DGC型瓦斯含量直接测定装置
DGC型瓦斯含量直接测定装置是一套井下和实验室结合使用的直接测定煤层瓦斯含量的装置，装置可在8小时内完成煤层瓦斯含量测定。测定过程为：向煤层施工钻孔取煤样、将煤样装入解吸装置测量瓦斯解吸速度及解吸量、在实验室将煤样装入密封粉碎系统粉碎后测量瓦斯解吸量、抽真空测定或计算煤的常压吸附量、建立模型推算取样阶段损失瓦斯量。所以测定的煤层中瓦斯主要由取样阶段煤样损失瓦斯量Q1、粉碎前自然解吸瓦斯量Q2、粉碎后自然解吸瓦斯量Q3、常压不可解吸瓦斯量Q4等四部分组成。即
式中：Q1——煤样损失瓦斯量，是取样过程中损失的瓦斯量；
Q2——粉碎前自然解吸瓦斯量，是指在常压状态下，煤样井下解吸瓦斯量与煤样运送到实验室在粉碎前所解吸的瓦斯量之和。
Q3——粉碎后自然解吸瓦斯量，指在常压状态下，煤样在粉碎机中粉碎到95%煤样粒度小于0.25mm的过程中所解吸瓦斯量。
Q4——常压不可解吸瓦斯量，在常压状态下，粉碎解吸后仍残存在煤样中不可解吸的瓦斯量。
常压不可解吸瓦斯量可按传统地勘期间瓦斯含量测定方法中的真空泵组脱气、气体成分分析等工艺实测。但更简便的方法是按下式计算：
3 、瓦斯放散初速度测定装置
该仪器主要用于测定煤层瓦斯突出基本指标——瓦斯放散初速度指数△P，一般与测定煤层坚固性系数相配套，结合煤层原始瓦斯压力、煤体破坏类型等指标，可对煤层突出危险性进行评价，也可用于煤层区域突出危险性的综合指标测算。
4 、煤的坚固性系数（f）值测定装置
该装置用于测定煤的坚固性，是判定煤层突出危险性的一项重要指标，结合其它基本指标对煤层突出危险性进行评价
5 、煤样制样装置
该装置用于煤样制样，制备不同粒径段煤样，用于HCA-1型高压容量法吸附装置a、b值测定，瓦斯放散初速度△P测定等。
6、实验气体
实验室气体主要是利用纯度大于99.99%实验气体进行煤体瓦斯吸附实验以及用做色谱仪气体成分分析时的标准气体。
7、直接法煤层瓦斯含量测定结果技术修正研究
采用直接法测定煤层瓦斯瓦斯含量，其取样方式对该方法的影响最大，故需根据实际的取样方式对煤层瓦斯含量测定结果进行修正。
三、瓦斯实验室预定和达到的技术指标
（1）实验室可以满足矿井日常瓦斯含量、瓦斯压力、吸附常数、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数、突出指标测定等方面的需要；
（2）合理准确的测定兴山煤矿的煤层瓦斯基础参数，为安全生产提供可靠依据。
（3）可以测定岩掘工作面在石门揭煤时的各项突出危险性敏感指标，为制定有针对性的防突措施提供依据，为工作面快速揭煤奠定了基础。
（4）可以对煤矿瓦斯抽采工作进行效果评价。
四、瓦斯实验室经济价值、国内外水平比较等
1）瓦斯实验室经济价值分析
煤矿是一个充满多种危险源、非常复杂的生产环境。尤其是瓦斯事故的突发性、随机性大，危险性和破坏性严重，是造成煤与瓦斯突出、瓦斯异常涌出以及瓦斯爆炸等重大瓦斯灾害的主导因素，瓦斯灾害已成为煤矿生产中的一大自然灾害，给高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井的安全生产带来了严重威胁。兴山煤矿瓦斯防治实验室建成后，可以实现矿井瓦斯基本参数常态预测，及时掌握瓦斯分布规律，制定有针对性的瓦斯抽采防突措施，避免事故的发生。对于减小矿井防突工程量、减少矿井安全投入，减少揭煤、防突施工时间、缓解采掘失调都大有裨益。其经济效益主要体现如下几个方面： （一）完善瓦斯地质数据库的建设，有效指导瓦斯综合治理工作。
兴山煤矿瓦斯防治实验室建成后，建立瓦斯数据36册，收集数据276条。根据数据库资料分析瓦斯赋存规律，更新充实瓦斯地质图，为瓦斯治理的规划、设计提供可靠的依据，有效指导瓦斯综合治理工作。
（二）减少瓦斯基本常数测试费用。
实验室能够测定各煤层不同地址单元煤层瓦斯含量、吸附常数、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数等，按照兴山煤矿每年测定吸附常数、瓦斯放初速度、煤的坚固性系数各10组、测定煤层瓦斯含量50组计算，根据目前各科研单位瓦斯基本参数测定收费标准，能够为兴山煤矿节省测试费用60万元。
（三）减少瓦斯抽放钻孔工程量和施工费用。
通过测定煤层瓦斯含量，掌握煤层瓦斯分布规律，有针对性地进行瓦斯抽采，避免以前不了解煤层瓦斯赋存情况，笼统施工瓦斯抽采钻孔。目前兴山煤矿共有16个掘进头，3个瓦斯预抽工作面。预计一年就可以减少施工12000m钻孔，按照每m钻孔费用为30元计算，共能节省钻孔施工费用36万元。
（三）缩短消突周期，增加掘进进尺。
通过测定瓦斯抽采后煤层瓦斯含量，及时考察抽采效果，避免长时间无效抽采，使矿井在最短的时间内揭开煤层或进行巷道掘进和回采，有效缓解采掘失衡的问题。按照兴山煤矿目前防突技术，通过测定煤层瓦斯参数，每年至少能节省三个月的防突时间，使矿井的采掘工作面提前投产，能够提前产生经济效益45万元。
2）瓦斯实验室国内外水平比较
近年来，在国家的大力支持下，在国内科研院所和大专院校煤矿安全专家及煤矿现场专家的共同努力下，煤矿瓦斯治理工作得到了突飞猛进的进展；但其瓦斯治理技术成套装备（瓦斯灾害防治实验室建设）却未能满足要求。
目前，国内除重庆煤科院、沈阳煤科院、淮南瓦斯治理国家工程中心、河南理工大学等科研院所配备较为齐全的瓦斯灾害防治实验室外，其它各局、矿基本未配备或仅配备为数不多的几种装备。
龙煤矿业集团股份有限责任公司鹤岗分公司兴山煤矿最为龙煤集团第一家装备成套瓦斯防治实验室的现代化矿井，通过与重庆煤科院的项目合作，其瓦斯防治实验室的总体技术及测试水平已经达到全国同行业先进或领先水平。
作者简介：葛成兴 ，男，2010年 1 月毕业于黑龙江科技学院 ，专科学历，助理工程师，现任龙煤鹤岗分公司兴山煤矿通风区副区长。