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·74·煤矿安全(Total413)问题探讨

直接法测定煤层瓦斯压力现状及分析

兰泽全1,曲荣飞2,陈学习1,梁为1,齐黎明1,柏松1
(1.华北科技学院安全工程中心,河北燕郊065201;2.兖州矿业集团济宁三矿,山东济宁272169)

摘要:如何准确、快速地获取煤层原始瓦斯压力,直接关系到矿井瓦斯综合治理措施制定的针
对性强弱及安全生产。直接测压法可分为地勘钻孔测压和井下钻孔测压2大类。重点分析了2
类直接测压法的应用现状、存在的问题及发展趋势,特别是对各种井下钻孔封孔测压技术进行了
较深入的分析比较,并对现场测压方法的选择提出了相应的建议。
关键词:瓦斯压力;封孔材料;测压技术
中图分类号:TD712文献标识码:B文章编号:1003-496X(2009)04-0074-05

煤层瓦斯压力作为矿井的基础参数之一,是确其作用是当测压仪器下至孔底后,在钻具重量的压
定煤层瓦斯含量和进行矿井瓦斯危险性评价的重要迫下使胶筒膨胀,从而隔离胶筒上下泥浆;卸压机构
依据,已成为国内外突出预测的主要判别指标。因由活塞偶件、卸压弹簧和卸压筒偶件等构成,其作用
此,准确获取煤层瓦斯压力参数,对于指导煤矿安全是在泥浆压力驱动下,推动卸压机构动作,解除下部
生产具有特别重要的现实意义。封孔泥浆的承压状态;压力计主要由记录系统和压
几十年来,国内外针对如何准确、快速地测定煤力传感系统构成,其作用将煤层瓦斯压力通过传感
层瓦斯压力开展了大量研究和探索,提出了各种各器传递给记录系统,绘制出压力曲线。该仪器可与
〔〕
样的测定方法1-3,总体上可分为直接测定法和间煤田地质勘探钻具直接连接,现场测压示意图如图
接推算法两大类。直接测定法是通过从岩巷或煤巷1所示。
向煤层打钻孔,然后利用封孔材料和测压仪来测定
煤层瓦斯压力。根据钻孔开口位置在井上、下的不
同,直接测压法又可分为地勘钻孔测压和井下钻孔
测压两类。本文着重对这两类直接测压法的应用现
状及前景进行分析。

1地勘钻孔瓦斯压力测定现状

对于任何一个新井田或煤田而言,均需通过若
干地质勘探钻孔了解煤层及瓦斯的赋存状况,以便
为矿井的开拓开采设计、通风系统设计、安全技术装
备及安全管理提供必要信息。过去由于技术水平的
限制,我国对煤层瓦斯的研究仅局限于瓦斯含量的
评价,几乎没有进行瓦斯压力测定。自从20世纪
80年代以来,湖南省煤炭科学研究所研制了
图1现场测试示意图
KZWY91-1000型钻孔瓦斯压力测定仪,解决了利
〔4〕
用地勘钻孔直接测量煤层瓦斯压力的难题。利用该仪器在1989-1999年对10个矿区进行
KZWY91-1000型钻孔测压仪主要由封孔机了40个钻孔60余次钻孔瓦斯压力测试,获得了一
构、卸压机构和压力计3部分组成。其中,封孔机构些有价值的瓦斯压力参数〔4〕。但是该测压仪由于
由一组(3个)胶筒间夹隔板串在芯管上组合而成,受主、客观因素(如孔壁岩石完整程度及煤层顶板
岩性、孔斜度、孔径和煤层厚度等)的影响,测压成
基金项目:国家安全生产监督管理总局安全生产科技发展计划资助
项目(07-359);国家“十五”科技攻关资助项目(2005BA813B03)功率和可靠性不是很高。
问题探讨煤矿安全(2009-04)·75·

最近,淮南矿业集团针对望峰岗矿井测压条件
复杂的客观实际,提出了一种新的测压封孔工艺-
〔〕
-高压复合注浆分组隔断封孔法5。利用4#地质
探测立孔,对千米深处的突出煤层B11b进行了瓦
斯压力测定,成功获得了淮南矿区目前最高的瓦斯
压力(6.25MPa)。

2井下钻孔瓦斯压力测定现状

利用井下钻孔直接测定煤层瓦斯压力的方法有
很多种。按测压方式可分为主动式测压和被动式测
压;按照封孔材料的不同,可分为黄泥(粘土)封孔
1-测压室;2-测压管;3-挡板;4-检查管
法、水泥砂浆封孔法、胶圈封孔器法、胶圈-压力粘
5-水泥砂浆;6-木楔;7-压力表;8-注浆泵
液封孔法、胶囊密封粘液封孔法及聚氨酯泡沫封
-图2注浆封孔示意图
孔法等。
关于主动式测压和被动式测压的含义,国内曾下式对测定的瓦斯压力值进行校正:
〔6〕
经有两种不同的理解。一种观点认为:在钻孔封p0=p±0.011×Lsinθ(1)

孔结束后,采取向测压室充入补偿气体(高压N2、式中p0———煤层瓦斯压力,MPa;

CO2等)以尽快达到瓦斯压力平衡的测压方法称为p———煤层实测瓦斯压力,MPa;
主动式测压;反之,如果在封孔完成后,完全依靠瓦L———测压管中充水长度,m;
斯的自然渗透而达到瓦斯压力平衡的测压方法称为θ———钻孔角度,°;上向钻孔取负号,下向钻
〔〕
被动式测压。另一种观点则认为1:主动式测压法孔取正号。
是在封闭段的两端固体物之间注入密封液,密封液2.3胶圈封孔器测压