一种煤层瓦斯含量井下快速测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种煤层瓦斯含量测定方法，尤其是一种煤层瓦斯含量的井下快速测 定方法。
【背景技术】
[0002] 煤层瓦斯含量是矿井瓦斯储量计算与瓦斯涌出量预测的重要基础参数之一，也是 煤与瓦斯突出区域预测、区域防突措施效果检验（《防治煤与瓦斯突出规定》，2009) W及煤 矿瓦斯抽采是否达标的重要指标之一（《煤矿瓦斯抽采基本指标》，AQ 1026-2006)，其准确、 快速测定至关重要。
[0003] 目前，煤层瓦斯含量测定方法有两种；直接法、间接法。直接法依据《煤层瓦斯含量 井下直接测定方法》（GB/T 23250-2009)进行，煤层瓦斯含量由H部分组成；①井下自然解 吸瓦斯量一在井下现场采集煤样，并快速装入煤样罐，利用瓦斯解吸速度测定仪测定；②损 失瓦斯量一利用图解法计算；③残存瓦斯量一利用真空脱气装置实验室测定；可W看出， 直接法工艺复杂，设备要求高，一般需48小时W上的时间方可获得结果。间接法是依据《煤 矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》（AQ/T 1047-2007)现场测定煤层瓦斯压力，实验室 测定吸附常数（a、b值）、工业分析指标（水分、灰分、挥发分）、煤的孔隙率及容重，通过公 式计算得出煤层瓦斯含量；间接法耗时较长，一般需20天W上的时间，且部分矿井不具备 井下直接测定煤层瓦斯压力的条件。
[0004] 综上所述，上述方法无法满足现代化矿井瓦斯治理的需求，探索一种煤层瓦斯含 量井下快速测定方法迫在眉睫，意义重大。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的：提供一种煤层瓦斯含量井下快速测定方法，W解决现有技术的缺 陷。
[0006] 本发明的技术方案是：一种煤层瓦斯含量井下快速测定方法，如图1所示，包括W 下步骤：
[0007] ①.在煤巷掘进工作面施工直径42mm、孔深14m的钻孔。
[0008] 对煤与瓦斯突出矿井而言，煤巷掘进工作面突出预测通常采用钻屑指标法，预测 指标包括钻屑瓦斯解吸指标Ki或A h 2化1为煤样自煤体脱离暴露在大气中第1分钟内每克 煤样的瓦斯解吸量，A h,为从钻孔掲开某一采样段起，在煤样平衡压力卸除后的第4?5分 钟的时间段内的瓦斯解吸量）、钻屑量S。在突出预测过程中，利用同一钻孔同步测试Ki、 A h,、S与煤层瓦斯含量W，具体方法如下：
[0009] 在近水平、缓倾斜煤层工作面应向前方煤体至少施工3个、在倾斜或急倾斜煤层 至少施工2个直径42mm、孔深14m的钻孔。钻孔应尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于 掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外 2?4m处，如图2所示。
[0010] ②.钻孔每钻进Im测定该Im段的全部钻屑量S，每钻进2m测定Ki和Ah 2值，并 选取实测数据的最大值作为该钻孔各项指标的最终测值。
[0011] ③.钻孔钻进至14m时，采用直接法测定煤层瓦斯含量W。
[001引④.运用灰关联方法确定S、Ki或Ah 2与煤层瓦斯含量W的关联程度，选取W作为 母因素，X。，S、A h2、Ki分别作为子因素X 1、X2、X3,进行灰关联分析，具体步骤如下：
[0013] (1)求灰色绝对关联度令
【主权项】
1. 一种煤层瓦斯含量井下快速测定方法，其具体步骤为： ① .在煤巷掘进工作面施工直径42mm、孔深14m的钻孔； ② .钻孔每钻进lm测定该lm段的全部钻屑量S，每钻进2m测定一次&和Ah2值，并 选取实测数据的最大值作为该钻孔各项指标的最终测值，其中I为一次煤样自煤体脱离暴 露在大气中第1分钟内每克煤样的瓦斯解吸量；Ah2为从钻孔揭开某一采样段起，在煤样 平衡压力卸除后的第4?5分钟的时间段内的瓦斯解吸量； ③ .钻孔钻进至14m时，采用直接法测定煤层瓦斯含量W; ④ .运用灰关联方法确定S、Ki*Ah2与煤层瓦斯含量W的关联程度，选取W作为母因 素，XQ,S、Ah2、1^分别作为子因素Xi、X2、X3,进行灰关联分析，具体步骤如下： (1) 求灰色绝对关联度，令
(2) 求灰色相对关联度h，先求出Xi 0?4)的初值像
(3) 求灰色综合关联度P。^取 0 = 0? 5，pM= 0eQi+(1 - 0(i= 0 ?4) (4) 将关联度按由大到小的顺序排列构成关联序，反映出各子因素对母因素的影响力 依次减弱，从而优选出最佳指标； 根据上述步骤，计算得出各指标的综合关联度，确定对煤层瓦斯含量W影响最大的指 标； ⑤ .进一步测度对煤层瓦斯含量W影响最大的指标，同时同步测定 煤层瓦斯含量W; ⑥ .对上述两者测定数据进行回归分析，确定两者数学模型； ⑦ .实现煤层瓦斯含量井下快速测定。
2. 如权利要求1所述的一种煤层瓦斯含量井下快速测定方法，其特征是：步骤①中，当 前方煤层为近水平、缓倾斜煤层工作面时，应至少施工3个钻孔；当煤层为倾斜或急倾斜工 作面时，至少施工2个钻孔。
3. 如权利要求1和2所述的一种煤层瓦斯含量井下快速测定方法，其特征是：钻孔应 尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的 终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2?4m处。
【专利摘要】本发明涉及一种煤层瓦斯含量井下快速测定方法，包括以下步骤：在煤巷掘进工作面施工直径42mm、孔深14m的钻孔；钻孔每钻进1m测定该段的全部钻屑量S，每钻进2m测定一次K1或Δh2值，并选取实测数据的最大值作为该钻孔各项指标的最终测值；钻孔钻进至14m时，采用直接法测定煤层瓦斯含量W；运用灰关联方法确定S、K1或Δh2与煤层瓦斯含量W的关联程度；进一步测度对煤层瓦斯含量W影响最大的指标，同时同步测定煤层瓦斯含量W；对上述两者测定数据进行回归分析，确定两者数学模型；实现煤层瓦斯含量井下快速测定。本发明可快速进行区域突出预测及区域措施效果检验；可快速检验突出煤层工作面瓦斯抽采是否达标；有效避免低指标突出事故。
【IPC分类】G01N5-02
【公开号】CN104568646
【申请号】CN201510049624
【发明人】韩颖, 张飞燕, 周玉军, 曹文涛, 刘泽军, 朱林剑, 王博, 程虹铭, 宋德尚
【申请人】河南理工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月30日