(1)论文系统总结了煤层瓦斯含量测定取样经历的孔口接样、岩心管定点取样、压力引射定点取样、密闭取样四个阶段。当前密闭取样装备保压能力最大可达11MPa以上,取样直径达到38mm,满足煤层瓦斯含量测定需求。
(2)阐述了针对不同地质条件下发展形成的系列密闭取样技术,密闭取样最大深度达到500m以上。工程实践表明,密闭取样法在煤层瓦斯含量测定精度、探测范围上均优于常规取样法。
(3)为了满足煤层瓦斯含量进一步实现“测得准”、“测得快”、“测得远”实际需求,提出了煤层瓦斯含量取样装备的小型轻量化、随钻密闭取样、测试与密闭取样一体化的发展趋势。
煤层瓦斯含量测定技术及装备研究进展
瓦斯含量是煤与瓦斯突出危险预测、煤层瓦斯资源量估算、矿井瓦斯治理工程设计的重要参数。围绕如何在大区域准确快速测定煤层瓦斯含量,依托国家科技重大专项、国家自然科学基金和煤炭企业联合基金等项目科技攻关,在取样、测试方面取得了一定进展。主要表现在如下4个方面:①煤层瓦斯含量测定取样经历了孔口接样、岩心管定点取样、压力引射定点取样和密闭取样4个阶段,密闭取样装备保压能力达到11.5MPa,煤心直径达到38mm;②针对不同煤层地质条件,发展形成了顺煤层定向长钻孔密闭取样、底板穿层钻孔密闭取样和顶(底)板梳状定向长钻孔密闭取样3种取样技术;③在河南焦作和山西晋城矿区硬煤层中,顺层定向长钻孔取样深度达到516m,密闭取样法测得煤层瓦斯含量较常规取样法分别平均提高了0.44倍和1.04倍。在安徽淮南矿区碎软煤层中,穿层钻孔密闭取样深度达到209m,测得煤层瓦斯含量较常规取样法平均提高了0.26倍;在安徽淮北矿区碎软煤层中,顶(底)板梳状钻孔密闭取样深度达到484m,测得煤层瓦斯含量较常规取样法平均提高了0.19倍,密闭取样法在煤层瓦斯含量测定精度、探测范围上优于常规取样法;④在瓦斯含量测试方面,除了传统解吸法测试,发展了系列煤矿井下瓦斯含量快速测试装备,可实现最快30min内测得煤层瓦斯含量,一般用于百米孔内的瓦斯含量测试。提出了煤层瓦斯含量测定密闭取样装备需向小型化、轻量化的方向发展,并能实现随钻密闭取样。在测试上,应根据实际情况确定合理的解吸终止限,并将测试装备和密闭取样装备进一步结合,以实现深孔瓦斯含量快速准确测定。密闭取样技术已成为煤层瓦斯含量大区域精准勘查、预测的主要手段,是煤炭安全高效开采的重要技术保障。
研究员
硕士生导师
孙四清,男,汉族,1977年12月生,河南新县人,中共党员,研究员,硕士生导师,现任中煤科工西安研究院(集团)有限公司科技创新研究院副院长,兼任中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会委员,煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会瓦斯防治及设备分会委员,能源行业煤矿瓦斯治理与利用标准化技术委员会委员。
长期从事煤矿瓦斯治理、煤层气勘探开发工作,主持(或参与)了国家科技攻关、国家科技重大专项“十一五”~“十三五”、国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家矿山安全监察局委托等国家及省部级科研项目10余项,政府及企业委托横向科研项目40余项。曾获国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步奖12项;制定国家标准3项、行业标准3项;发表学术论文50余篇,获得授权国家发明专利20余项。
孙四清,杨帆,郑玉岐,等.煤层瓦斯含量测定技术及装备研究进展[J].煤炭科学技术,2024,52(4):164−176.
SUN Siqing,YANG Fan,ZHENG Yuqi,et al. Research progress of coal seam gas content determination technology and equipment[J]. Coal Science and Technology,2024,52(4):164−176.
END 责任编辑:宫在芹
整 理:冯春晖
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