關(guān)于煤層殘存瓦斯含量與殘余瓦斯含量的探討

李付濤

(晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 通風(fēng)處，山西 晉城 048006)

煤層殘存瓦斯含量和殘余瓦斯含量是煤礦瓦斯管理的重要參數(shù)，是預(yù)測礦井瓦斯涌出量、計(jì)算礦井煤層氣資源儲量、設(shè)計(jì)礦井通風(fēng)與瓦斯抽采系統(tǒng)、評價煤層瓦斯抽采效果和煤層突出危險性的主要依據(jù)，然而目前二者在定義、取值及應(yīng)用上存在不統(tǒng)一、不規(guī)范甚至有歧義的問題。因此，如何正確地規(guī)范“煤層殘存瓦斯含量”和“殘余瓦斯含量”的定義，準(zhǔn)確取值和應(yīng)用煤層殘存瓦斯含量和殘余瓦斯含量數(shù)據(jù)，對煤礦瓦斯防治工作的相關(guān)設(shè)計(jì)、科研及管理有著極具價值、極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，針對當(dāng)前關(guān)于煤層殘存瓦斯含量和殘余瓦斯含量的一些問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)建議。

1 問題分析

1) 煤礦技術(shù)用語的國家標(biāo)準(zhǔn)中“殘存瓦斯含量”的定義是：“經(jīng)過一段時間的瓦斯釋放后，煤塊或煤體中殘留的瓦斯”。地勘瓦斯含量測定的國家標(biāo)準(zhǔn)中“殘存瓦斯含量”的定義是：“殘存瓦斯含量是指煤樣解吸后在1個大氣壓(101 325 Pa)條件下，殘留在煤樣中的瓦斯含量”。煤層瓦斯含量測定的國家標(biāo)準(zhǔn)中“殘存瓦斯量”的定義是：“在常壓狀態(tài)下，煤樣解吸后殘留在煤樣中的瓦斯量”。礦井瓦斯涌出量預(yù)測的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中“殘存瓦斯量”是指“運(yùn)出礦井后煤中的殘存瓦斯含量，也可近似地按煤在0.1 MPa壓力條件下的吸附量取值”[1-2]。煤層瓦斯含量測定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中“殘存瓦斯量”的定義是：“在常壓狀態(tài)下，煤樣在井下解吸后殘留在煤樣中的瓦斯量”[3]。另外，抽采達(dá)標(biāo)評判工作常用“煤在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的殘存瓦斯含量”來計(jì)算可解析瓦斯量；測定煤層瓦斯含量時，要用到“常壓不可解吸瓦斯量”。顯然，我國現(xiàn)行的多個相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對“殘存瓦斯量”的定義是不一致的，若采用相應(yīng)的測試或取值方法所得的數(shù)值也不盡相同，尤其是“運(yùn)出礦井后煤中的殘存瓦斯含量，也可近似地按煤在0.1 MPa壓力條件下煤的吸附量取值”的說法有待商榷。

2) 現(xiàn)行實(shí)際應(yīng)用中“殘余瓦斯含量”一般是指“通過實(shí)施排放、抽采等方式釋放后，殘留在煤體內(nèi)的瓦斯量”，比如：煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)評判和防突措施效果檢驗(yàn)用到“瓦斯抽采后煤的殘余瓦斯含量”，一般沒有爭議。而煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計(jì)中用到“運(yùn)到地面煤的殘余瓦斯含量”與礦井瓦斯涌出量預(yù)測的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中“運(yùn)出礦井后煤中的殘存瓦斯含量”，在名稱上容易誤解，其實(shí)應(yīng)該是一個意思。實(shí)際應(yīng)用的“殘存瓦斯含量”通常就是一種“殘余瓦斯含量”，比如：測定煤層瓦斯含量時，“殘存瓦斯含量”就是經(jīng)過一定釋放，仍然殘留在煤體內(nèi)的瓦斯，實(shí)際就是一種“殘余瓦斯含量”。可見，我國現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定中對“殘余瓦斯含量”的定義和應(yīng)用也存在一定的不規(guī)范問題。

3) 總體來說，“煤層殘存瓦斯含量”和“殘余瓦斯含量”在定義上不明確、不統(tǒng)一，取值和使用上也容易混淆。

2 幾點(diǎn)建議

2.1 關(guān)于定義的建議

1) 瓦斯涌出量預(yù)測、抽采工程設(shè)計(jì)、抽采達(dá)標(biāo)評判和防突措施效果檢驗(yàn)等工作所用的“運(yùn)到地面的殘存瓦斯含量”、“抽采后的殘余瓦斯含量”等概念通常是指“經(jīng)過一段時間的瓦斯釋放后，煤塊或煤體中殘留的瓦斯”。根據(jù)煤礦開采的實(shí)際情況，煤塊或煤體內(nèi)含的瓦斯通過排放、抽采等方式，經(jīng)過一段時間的釋放后，其殘留的瓦斯含量應(yīng)該包括受采動影響后鄰近煤層的殘留量、開采煤層的殘留量、抽采后的殘留量，以及解吸法測定的殘留量等，隨著煤炭的開采與瓦斯抽采作業(yè)的實(shí)施，與原始狀態(tài)下的煤層瓦斯賦存條件相比，將處于一個動態(tài)的狀態(tài)，實(shí)際上就是常用的“殘余瓦斯含量”。因此建議將類似的概念統(tǒng)一定義為“殘余瓦斯含量”，是一個動態(tài)的概念。

2) 抽采達(dá)標(biāo)評判、防突措施效果檢驗(yàn)等工作常用的“煤在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的殘存瓦斯含量”和“常壓不可解吸瓦斯量”，通常是相對固定的值。建議把“煤在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的殘存瓦斯含量”和“常壓不可解吸瓦斯量”統(tǒng)一定義為“殘存瓦斯含量”，實(shí)際上屬于“殘余瓦斯含量”的一部分。

2.2 關(guān)于實(shí)際應(yīng)用的建議

1) 按照上述建議明確定義后，瓦斯涌出量預(yù)測、抽采工程設(shè)計(jì)用到的“殘余瓦斯含量”應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行考察確定經(jīng)驗(yàn)值，不能一概而論，每次應(yīng)用時應(yīng)當(dāng)明確其“動態(tài)”條件，比如:在某種采掘條件下運(yùn)到地面后的殘余瓦斯含量、采落后2個小時的殘余瓦斯含量、經(jīng)過抽采后的殘余瓦斯含量等等。建議科研單位、煤礦企業(yè)在實(shí)際應(yīng)用過程中，不能死板硬套、拿來就用，應(yīng)當(dāng)根據(jù)開采條件、采掘方式、運(yùn)輸時間、瓦斯治理方式等情況，對涉及的礦區(qū)或礦井、煤層、區(qū)域的動態(tài)“殘余瓦斯含量”進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，考察確定合理的取值。

2) 殘存瓦斯含量應(yīng)當(dāng)采用“公式計(jì)算”和“實(shí)測”兩種方式進(jìn)行對比分析，根據(jù)采掘區(qū)域變化等情況不定期更新取值，使得瓦斯含量結(jié)果盡可能準(zhǔn)確、可靠。

通過以上分析可以看出，目前我國在關(guān)于煤層殘存瓦斯含量和殘余瓦斯含量的定義、測定及應(yīng)用中還存在一些不夠統(tǒng)一規(guī)范、不夠科學(xué)合理的問題，這將影響到礦井相關(guān)設(shè)計(jì)、安全生產(chǎn)管理、瓦斯防治科技攻關(guān)應(yīng)用等多個環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性與可靠性。因此，在煤層殘存瓦斯含量和殘余瓦斯含量的定義和應(yīng)用管理方面，建議將現(xiàn)行的動態(tài)的“煤層殘存瓦斯含量”和“殘余瓦斯含量”統(tǒng)一定義為“殘余瓦斯含量”，是一個動態(tài)的概念，并根據(jù)實(shí)際情況考察確定更合理的取值；把“煤在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的殘存瓦斯含量”和“常壓不可解吸瓦斯量”統(tǒng)一定義為“殘存瓦斯含量”，通常為相對固定值，實(shí)際上屬于“殘余瓦斯含量”的一部分，同時應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)測進(jìn)行對比分析，根據(jù)變化不定期更新取值。希望能修訂、完善相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，為我國煤礦的瓦斯防治、礦井煤層氣資源評價等工作提供準(zhǔn)確、可靠的依據(jù)。