残存瓦斯含量测定过程中瓦斯吸附常数a、b值的合理性选取分析

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1、残存瓦斯含量测定过程中瓦斯吸附常数a、b值的合理性选取分析摘要：科学检测井内瓦斯含量对保护旷工的井下安全作业具有十分重要的意义，因此，本文侧重讨论残存瓦斯的含量测定中瓦斯吸附常数合理取值问题。关键词：残存瓦斯；瓦斯含量测定；瓦斯吸附常数前言：煤体内部存有大量孔隙，因而总体表面积很大，是瓦斯的天然吸附剂。煤层瓦斯含量是指单位质量煤中所含有的瓦斯体积，可具体细分为很多种类，如煤层原始瓦斯含量、煤层残存瓦斯含量、煤的可解吸瓦斯含量、煤的瓦斯容量等。其中，煤层残存瓦斯含量检测是井下煤体瓦斯含量检测的重点内容之一。一、矿井开拓、开采现状现今在矿井开拓、开采过

2、程中，下煤组一采区、二采区为主要生产区，下煤组一采区内分布着三条采区巷道，分别是一采区轨道下山、一采区皮带下山、一采区回风下山，其均沿15号煤层布置。有1个11501验收工作面下煤组一采区，11502运输巷、11502高抽巷2个掘进工作面；下煤组二采区布置有1个11505回采工作面以及11507运输巷、11507高抽巷2个掘进工作面。11505回采工作面采用走向长壁式低位放顶煤采煤法，后退式开采，采煤工作面长度为150m，走向长度775m，采煤工作面装备有MGTY250/600-WD型双滚筒采煤机，ZF4000/17/28型综采放顶煤液压支架，SG

3、Z-7604/400型刮板输送机，工作面运输巷选用带式输送机运输。二、影响煤层瓦斯含量值的相关变量在煤层瓦斯含量测定中，主要涉及损失瓦斯量、现场解吸瓦斯量、残存瓦斯含量，将这几项数值相加所得到的总值就是该煤层中的瓦斯总含量。而煤层瓦斯压力和煤体吸附常数a、b等变量会影响损失量、解吸量和残存量的取值，对煤层瓦斯含量值有间接影响。瓦斯损失量指从矿井打孔导致煤样暴露在空气当中起，直到将煤样装罐的这一段时间中，煤体中瓦斯气体的散失数量，这通常用记录与计算的方式来获取结果。现场解吸瓦斯量指在提取煤体样本的现场，将采得的煤样装到罐子里，煤样在罐子中所释放出来的

4、瓦斯气体量，这通常用直接观测的方式来取值。残余瓦斯是指经过现场解吸过程之后，煤体样本中所存有的瓦斯气体量，这通常需要拿到实验室中用专业实验仪器来检测取值。在恒定温度条件下，煤体的吸附量与外界压力关系可以表示为朗格缪尔方程关系：X=a•b•P/(1+b•P)。在这一公式中：X是指在压力p条件下，煤体的可燃质吸附瓦斯量，单位是cm3/g•r；P是指瓦斯压力，单位是MPa；a是煤体的吸附常数，当p→∞时，即为煤的可燃质饱和吸附量，单位为cm3/g•r；b是煤体的吸附常数，单位为MPa-1。综上所述a、b两个常数的取值对煤层的瓦斯含量测定具有重要意义。三、

5、脱气法测定残存瓦斯含量的实验步骤残存瓦斯含量的测定方法通常有常压自然解吸法和脱气法两种。脱气法测定煤体残存瓦斯含量的具体实验步骤为：第一步，在矿区煤层中采集约200克左右的新鲜煤芯，碎煤块也可以，将其装入特制的真空罐或其他种类的密封容器中，确保密封良好，作为试验样本。第二步，将试验样本送到实验室中，常温放置，并且进行“脱气”试验第三步将煤样加热至95摄氏度进行真空脱气，在这一过程中要抽取容器中气体进行色谱分析。第一次脱气完成第四步，从真空罐中取出煤样，放到密封球磨罐中进行打磨粉碎，粉碎标准为保证80%以上的煤样颗粒度小于0.25mm。第五步，对装有

6、粉碎后煤样的球磨罐按第一次煤样脱气步骤加热至真空状态，进行煤样脱气，直到煤样总体上再无气体解吸为止。第二次煤样脱气完成。第六步，各自测算上述两次脱气所得气体中的氧气含量，扣除实验过程中混入的空气成分，换算出没有空气基的气体成分，再综合气体体积、气体成分、煤样重量和煤质分析结果等要素，算出一单位的煤体中所含有的瓦斯气体含量，即煤体残存瓦斯含量。四、根据容量法测定等温吸附曲线及a、b吸附常数计算1、容量法测定等温吸附曲线实验步骤煤体在其变质过程中，一方面会生成瓦斯及其他挥发性物质，一方面会形成以芳香核为基本单元的聚合体，即一种多孔物质，用来吸附瓦斯气体

7、。在一定压力条件和温度条件下，测定煤体微孔中所容纳的瓦斯量即为容量法。用容量法可以绘制煤体等温吸附曲线，即在恒温条件下吸附达到平衡状态时，煤体的瓦斯吸附量与压力之间的关系曲线。第一步将采集的煤样放在吸附容器中，在真空条件下进行加热脱气，对颗粒间空隙体积、吸附剂微孔体积、容器参与空间体积等指标进行测算。第二步在恒温条件下加入一定体积的气体，在容器内形成一定的压强，让煤体吸附部分气体，形成吸附平衡状态，测定所加入气体的剩余体积和压力现状。第三步将气体起始体积和最终体积做差，就可得到在给定温度和气体压强状态下被煤体吸附的气体体积。可事先在吸附容器中注入高

8、压气体，然后分次排气，顺次计算，直到瓦斯压力降到1at为止，以取得各测定中的瓦斯吸附平均压力和吸附量之间的一一对应关系，以