综述：中国煤层瓦斯含量测定方法及技术研究进展

这篇综述系统梳理了中国煤层瓦斯含量测定技术的理论框架与方法进展，重点探讨了直接法（原位密封采样与煤粉碎技术）和间接法（地质-解吸数据模型）的优劣，并指出当前技术在高精度原位测量、模型跨区域适用性等方面的挑战。文章强调瓦斯含量作为煤矿安全（CBM）与煤层气开发的关键参数，其精准测定对灾害防治（如煤与瓦斯突出）及资源评估（如温室气体排放量化）至关重要，未来需突破理论模型优化与便携式实时监测技术。

　　

理论框架：瓦斯赋存与解吸机制

煤层瓦斯主要以吸附态（占比超80%）、游离态和溶解态存在，其中微孔（<1.5 nm）贡献了97%的比表面积，是瓦斯存储的核心空间。中国学者通过汞侵入法、氮气吸附等技术，将煤孔隙划分为不可及孔（<0.38 nm）、充填孔（0.38–1.5 nm）、扩散孔（1.5–100 nm）和渗流孔（>100 nm），揭示了瓦斯分子在不同尺度孔隙中的迁移规律。解吸过程中，Knudsen数（K_n
）将扩散行为分为Knudsen扩散（K_n
≥10）、过渡扩散（0.1<>_n
<10）和Fick扩散（K_n
≤0.1），而温度、煤变质程度和孔隙结构显著影响解吸速率。例如，构造煤初始解吸速率是未变形煤的1.36–2.84倍。

直接测定法：技术革新与误差控制

中国主导的直接法通过测量解吸瓦斯、损失瓦斯和残余瓦斯三部分计算总含量。其中，损失瓦斯估算误差最大，传统√t模型和幂函数模型因忽略煤样非均质性而存在偏差。采样技术方面，反向循环取样（如SDQ系列设备）实现了120米深孔稳定取样，密封取芯技术（如双球阀取芯器）使测量值较常规方法提高27.22%。新型CWH12瓦斯含量测定仪集成破碎与解吸测量，避免了样品转移损失，实测值较传统方法提升13.5%。

间接预测模型：局限与突破

间接法依赖Langmuir方程（V=V_L
p/(p+P_L
)）结合煤层压力（p）和吸附常数（V_L
, P_L
）计算吸附瓦斯量，但假设甲烷饱和条件导致结果偏高（如zk03–2#15–5样品间接法测得32.29 cm³
/g，显著高于直接法）。中国学者尝试通过测井数据、电磁辐射异常或多参数智能模型（如深度学习）提升预测精度，但模型跨矿区适用性仍受限。

挑战与未来方向

当前技术面临深孔采样瓦斯损失机制不明、模型泛化能力不足等瓶颈。未来需聚焦：1）建立多因素耦合（温度-应力-孔隙）的解吸理论；2）开发保真取样装备（如低温取芯技术）；3）发展基于地球物理参数的动态反演技术，实现钻孔过程中瓦斯含量的快速多点测定，为高瓦斯矿井精准抽采提供支撑。