煤电阻率与其瓦斯含量关系的实验研究.pdf

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1、2016年9月GE0L0GYANDEXPLORAT10N煤电阻率与其瓦斯含量关系的实验研究康天慧，董东，魏建平，薛王龙(1．阳泉煤业(集团)天安煤矿有限公司，山西静乐0351002．太原理X-大学采煤工艺研究所，山西太原030024)[摘要]煤体中的瓦斯含量能显著影响煤的电阻率，本文利用高精度电阻测试实验装置，在连续吸附／解吸与等体积吸附／解吸条件下，对煤样的电阻率随瓦斯含量的变化规律进行测定。研究结果表明：煤样在连续吸附／解吸与等体积吸附／解吸条件下，电阻率随着瓦斯吸附量增大先逐渐减小，后趋于平稳；等体积吸附(静态吸附)时电阻率改变较连续吸附(动态吸附)明显，

2、且等体积解吸结束时，煤体电阻率距离原始值较远；在瓦斯解吸过程中，煤体电阻率随煤中瓦斯含量增大呈线性减小。研究结果为利用煤体电阻率与瓦斯含量的线性关系预测矿井瓦斯含量提供了理论依据，对指导现场的瓦斯舍量测量具有重要意义。[关键词]电阻率吸附解吸膨胀变形收缩变形[中图分类号]TQ531[文献标识码]A[文章编号]0495KangTian-hui。DongDong，WeiJiau—ping，XneWang·long．Anexperimentalstudyontherelation·shipbetweenresistivityandgascontentofcoal[J]

3、．GeologyandExploration，2016，52(5)：1D18-0923．要是进行吸附阶段的测试(周圣华，2007；郭晓东0引言等，2009；李文尧等，2010；汤井田等，2010；杨耸，在煤炭开采过程中，煤层瓦斯含量的准确测定2012)。然而限于研究手段，煤体在解吸瓦斯时电对于煤矿安全生产具有重要意义。目前煤层瓦斯含阻率与瓦斯含量的变化关系还无人测定。据此，本量的测定方法主要有两种：直接测定法和间接测定文采取实验研究的方法，开展原煤电阻率随吸附／解法。直接测定法也称解吸法，虽然测定时间短，能及吸过程的变化测试实验，以期获得预测瓦斯含量的时为现场提

4、供参数，但是从煤层到罐装密闭进行解新方法吸这段时间的瓦斯损失量测定不准，造成测定值偏1实验系统及实验方法小；间接测定法是在井下实测瓦斯压力，在实验室测出瓦斯吸附系数，然后计算出瓦斯含量，也比较繁1．1煤样制备及实验方法琐。此外许多学者也提出了不同方法，彭苏萍等利所用煤样取自阳煤寺家庄煤矿无烟煤，采用煤用AVO反演技术预测煤层含气量(彭苏萍等岩钻孔机在煤块钻取~lOOmmx155mm的标准柱2014)；张许良等运用数学地质技术与方法使得瓦形试样，放人烘干箱烘干。将烘干冷却的煤样装入斯含量预测规范化和定量化(张许良等，2009)；王吸附缶。首先对煤样进行工业成分测定

5、(表1)。表1煤样工业成分测定文才等运用广义回归网络对未开采矿井进行瓦斯含Table1Determinationofindustrialcomponents量预测(王文才等，2010)。上述方法在预测瓦斯方ofcoalsamples面各有不同，也取得了一定成果。含瓦斯煤体是一种非均匀多相介质，吸附／鳃吸瓦斯会对煤体电阻率产生影响，有关学者探讨了利用煤体电阻率变化预测煤与瓦斯突出的可能性，主试验中，在煤体两端各钻取直径15mm的浅孔，[收稿日期]2016一O1—19I[修改日期]2016—08—02；[责任编辑]陈伟军。[基金项目]国家自然科学基金(编号：2137

6、3146，51304142)和山西省研究生创新基金(编号：02100740)共同资助。[第一作者]康天慧(1977年一)，男，工程师，主要从事煤矿技术管理工作。E-mail：1679719299@qq．corn。9l8第5期康天慧等：煤电阻率与其瓦斯含量关系的实验研究孔底铺少量煤粉，将直径15mill的电极压人孔中并集气法，根据排出气体的量来实时记录电阻率的变引出两根导线，上部用煤粉铺平并压实，以克服电极化；⑤改变测试方法，采用等体积吸附法，每次吸附接触不稳的缺点以及还原煤样的完整程度，最后用平衡后记录其电阻率；⑥等体积解吸，每次重新平衡胶封孔，防止电极脱落。装

7、样时煤体与吸附缶的上后记录对应的电阻率。下两端留有一定自由空问，以保证煤体电阻值不会表2实验方案列表因电极松动或煤体受压而受影响。Table2Experimentalschemes1．2实验系统实验设备由太原理工大学采煤工艺研究所自主研发。该系统主要由以下几部分组成(图1)：①恒温水浴装置；②瓦斯罐；③吸附缶；④精密数字压力表(量程2．5MPa)；⑤TH2515型号直流电阻测试仪，具有温度补偿和失调电压补偿功能；⑥电热恒温鼓风干燥箱。在本次实验中，连续吸附的数据采集采用不问断采集数据的方法，时间间隔可以视吸附快慢而调整，同时为能保证充分记录煤体电阻值的变化情况，

8、压应将电阻仪储存功能提前