[发明专利]一种基于扩散率曲线差减法快速测定煤层瓦斯含量方法

权利要求书

1.一种基于扩散率曲线差减法快速测定煤层瓦斯含量方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

a、现场取样；

b、实验室煤样工业分析；

c、实验室煤样瓦斯扩散实验；

d、基于球状煤粒动扩散系数新模型拟合煤样瓦斯扩散率曲线；

e、现场解吸测试；

f、计算煤样原始瓦斯含量。

2.根据权利要求1所述的基于扩散率曲线差减法快速测定煤层瓦斯含量方法，其特征在于：步骤a的具体过程为：在待测定煤层瓦斯含量的地点进行钻孔取样，要求所取煤样无矸石、以块状为主，并且为了防止煤样的氧化，煤样需用密封袋封装运输送至实验室；步骤b的具体过程为：严格依照《煤的工业分析方法》GB/T212-2008对煤样进行工业分析，测出煤的四项重要指标值；步骤c的具体过程为：首先采用铁锤或用颚式破碎机将原煤样破碎；然后将经破碎的小颗粒煤样用标准筛进行筛分；筛分加工成实验所需粒径的煤样，且为了排除水分的影响，将粉碎后的煤样置于105℃的马弗炉中干燥6h后置入玻璃容器密封以待实验使用，实验系统采用自主研制的煤粒瓦斯扩散实验系统，该系统主要是由真空脱气单元、高压充气单元、吸附平衡单元、温度控制单元和瓦斯扩散测量单元五部分组成，实验装置原理图如图1所示。

3.根据权利要求1所述的基于扩散率曲线差减法快速测定煤层瓦斯含量方法，其特征在于：步骤d的具体过程为：

(1)首先可计算出煤样极限瓦斯扩散量Q_∞；极限扩散量Q_∞为初始含气量Q与大气压下的终态含气量Q_a差值，其中实验条件下的Q，Q_a均按下式计算

式中，Q为初始总瓦斯含量，cm³/g；a、b为可燃基吸附常数，p为吸附平衡压力，MPa；A_d为干燥基灰分，％；ρ为煤视密度，g/cm³；为孔隙率；t_w为吸附平衡温度，℃；

计算大气压下的终态平衡含气量Q_a时，以大气压代替上式中的压力p；

(2)实验条件下，扩散率按照Q_t/Q_∞计算，然后基于动扩散系数新模型拟合出扩散率随时间变化曲线,数学模型如下式所示

4.根据权利要求1所述的基于扩散率曲线差减法快速测定煤层瓦斯含量方法，其特征在于：步骤e的具体过程为：在待测定煤层瓦斯含量的地点进行钻孔取样，在钻孔钻至煤层开始见煤时开始计时，将煤样称重后装入带有压力表的煤样罐中，称取所装煤样质量为G；利用传统井下解吸仪进行现场解吸测试，记录现场解吸测试开始进行时的时间为t₁，开始瓦斯解吸测定后，记录时间点为t₂，同时读取t₁至t₂时间段内煤样的瓦斯解吸量为Q_测。

5.根据权利要求1所述的基于扩散率曲线差减法快速测定煤层瓦斯含量方法，其特征在于：步骤f的具体过程为：通过查阅煤粒瓦斯扩散率随时间变化曲线图3，可查知：现场解吸测试过程中t₁时刻的扩散率为α₁，t₂时刻的扩散率为α₂。

6.现场解吸煤样的原始瓦斯含量可通过下式计算：

Q＝Q_∞+Q_a

所得瓦斯含量值Q即为取样地点煤层原始瓦斯含量。