基于瓦斯在水中溶解量的瓦斯压力测试方法研究

发布时间：2017-08-05 11:35

  本文关键词：基于瓦斯在水中溶解量的瓦斯压力测试方法研究

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【摘要】：含水煤系地层测压时水会进入测压气室,影响煤层瓦斯压力测定的准确性。为了解决这一难题,本文提出了基于瓦斯在水中溶解量的含水煤系地层瓦斯压力测定方法。本文首先分析了瓦斯在水中溶解度的理论计算方法,实验研究了瓦斯压力、温度、矿化度、有机质对瓦斯溶解量的影响。设计了基于水中瓦斯溶解量的含水煤系地层瓦斯压力测定流程并加工了现场测试装置和实验测试装置。在淮北矿业集团桃园煤矿进行了瓦斯压力测定试验并成功测定了Ⅱ4采区10煤层的瓦斯压力。通过理论计算,计算了不同条件下瓦斯在水中的溶解度并分析了瓦斯溶解度的影响因素。进过计算得出瓦斯在水中的溶解度随压力上升而增大;瓦斯在水中的溶解度随温度上升先减小后增大;瓦斯在水中的溶解度随矿化度提高而减小。通过实验研究了水中瓦斯溶解解析规律及其影响因素。通过实验发现瓦斯的平衡溶解量随瓦斯压力提高而增大,呈线性相关关系;瓦斯压力对溶解平衡时间无影响,100h后不同瓦斯压力的瓦斯溶解均接近或达到溶解平衡状态;温度上升会导致瓦斯溶解平衡时间变短,同时瓦斯平衡溶解量减小;矿化度上升会导致瓦斯在水中溶解度下降,而有机质产生的影响则相反。设计了基于水中瓦斯溶解量的含水煤系地层瓦斯压力测定流程并加工了现场测试装置和实验室测试装置。测压流程分为现场测试和实验室测试两步,利用现场测试装置可以完成井下钻孔放水、瓦斯解析和测量、水样气样收集的工作;利用实验室测试装置可以完成不同压力下井下水样中瓦斯解析量和溶解量的测量工作。得出该水样瓦斯平衡溶解量与瓦斯压力的关系,最终得到该测点的煤层瓦斯压力。在淮北矿业集团桃园煤矿Ⅱ4采区10煤层人行运输联巷进行了瓦斯压力测定试验。按照现场和实验室测试流程得到该点煤层原始瓦斯压力为0.40MPa,与根据瓦斯压力梯度公式所推测的该点瓦斯压力(0.38MPa)进行对比,两者比较相差较小。本次瓦斯压力测定为以后的现场应用提供了成功范例。本文通过理论计算瓦斯在水中的溶解度,分析了瓦斯溶解度的影响因素;通过实验研究了压力、温度、矿化度、有机质含量对瓦斯在水中瓦斯溶解解析的影响;编写了基于水中瓦斯溶解量的含水煤系地层瓦斯压力测定流程并设计加工了现场测试装置和实验室测试装置;在淮北矿业集团桃园煤矿进行了瓦斯压力测定试验,并成功测定了Ⅱ4采区10煤层瓦斯压力。研究成果对矿井安全生产具有重要意义。
【关键词】：瓦斯 含水煤系地层 瓦斯溶解 瓦斯压力 测定装备
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD712
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-17
• 变量注释表17-18
• 1 绪论18-27
• 1.1 研究背景及意义18-20
• 1.2 研究现状20-23
• 1.3 研究目标及研究内容23-24
• 1.4 研究方法和技术路线24-27
• 2 瓦斯在水中平衡溶解量的影响因素及理论计算公式27-35
• 2.1 瓦斯在水中平衡溶解量的影响因素分析27-29
• 2.2 瓦斯在水中平衡溶解量的理论计算公式29-34
• 2.3 本章小结34-35
• 3 瓦斯在水中溶解量影响因素的实验研究35-50
• 3.1 瓦斯在水中溶解量影响因素的实验研究方法35-36
• 3.2 瓦斯在水中溶解量的测定装置36-38
• 3.3 瓦斯压力对瓦斯在水中平衡溶解量影响的实验研究38-41
• 3.4 温度对瓦斯在水中平衡溶解量影响的实验41-43
• 3.5 水中溶质对瓦斯在水中平衡溶解量影响的实验43-49
• 3.6 本章小结49-50
• 4 基于水中瓦斯溶解量的含水煤系地层瓦斯压力测定方案50-58
• 4.1 基于水中瓦斯溶解量的含水煤系地层瓦斯压力测定流程50-53
• 4.2 基于水中瓦斯溶解量的含水煤系地层瓦斯压力测定的装置53-57
• 4.3 本章小结57-58
• 5 桃园煤矿Ⅱ4 采区10煤层瓦斯压力测定试验58-69
• 5.1 采区及工作面概况58-62
• 5.2 现场试验准备工作62
• 5.3 现场测试62-64
• 5.4 实验室测试64-67
• 5.5 Ⅱ4 采区10煤层瓦斯压力测定结果及分析67
• 5.6 本章小结67-69
• 6 结论与展望69-71
• 6.1 主要结论69-70
• 6.2 创新点70
• 6.3 研究展望70-71
• 参考文献71-74
• 作者简历74-76
• 学位论文数据集76

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本文编号：624704