對涌山礦二煤瓦斯壓力測定實踐的認(rèn)識

余 偉，羅曉燕

（樂平礦務(wù)局 涌山煤礦，江西 樂平333304）

1 概述

樂平礦務(wù)局涌山煤礦開采急傾斜煤層，煤層平均傾角65°～75°，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，煤系地層厚約300～500m，含煤11層，為中近距離煤層群，煤層總厚度為20.86m。煤層較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，含夾矸1～3層，煤種均為低磷、低中硫的無煙煤，其中二、三、四、五煤為主采煤層，一、六、七、八煤為局部可采煤層，開采煤層均為突出煤層。

礦井主要開采煤層透氣性差，瓦斯壓力變化大，隨著三水平36采區(qū)的開拓，石門揭煤頻繁，煤與瓦斯突出的危險性不斷增大，預(yù)防煤與瓦斯突出的技術(shù)難度不斷加大。由此，科學(xué)、準(zhǔn)確地測定煤層瓦斯壓力、研究掌握瓦斯壓力的變化，在預(yù)防煤與瓦斯突出的安全生產(chǎn)工作中就顯得尤為重要。

2 測壓比較

2.1 被動測壓法

涌山礦過去都是采用被動測壓法來測定煤層瓦斯壓力。此種測壓方法存在測壓周期長、測壓不準(zhǔn)確等問題，有時在瓦斯含量高的煤層，測得的瓦斯壓力偏小很多。

2.2 主動測壓法

該礦目前應(yīng)用的是主動測壓法，在進(jìn)行礦井煤層瓦斯壓力測定中，所取得的數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，且符合現(xiàn)場實際情況，還能夠縮短瓦斯壓力平衡所需要的時間，進(jìn)而縮短了測壓時間。

2.3 主動測壓法的內(nèi)涵

該測壓方法是在鉆孔封完孔后，通過鉆孔向被測煤層充入補(bǔ)償氣體達(dá)到瓦斯壓力平衡而測定煤層瓦斯壓力的測定方法。補(bǔ)償氣體可選用高壓氮?dú)猓∟2）、高壓二氧化碳?xì)怏w（CO2）或其他惰性氣體；補(bǔ)償氣體的充氣壓力略高于預(yù)計煤層瓦斯壓力。

3 測壓實踐

3.1 測壓地點(diǎn)選擇

（1）當(dāng)在煤巷中測定本煤層瓦斯壓力應(yīng)用主動測壓法時，在同一地點(diǎn)打兩個測壓鉆孔，鉆孔口距離控制在其相互影響范圍外，距見煤點(diǎn)的距離不小于20m。

（2）當(dāng)在石門揭煤時應(yīng)用主動測壓法，進(jìn)行瓦斯壓力測定時，測定地點(diǎn)選擇在石門或巖巷中。鉆孔要避開地質(zhì)構(gòu)造裂隙帶、巷道的卸壓圈和采動影響范圍。

（3）瓦斯壓力測定點(diǎn)要選擇在進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，行人少且便于安設(shè)保護(hù)柵欄的地方，并能保證有足夠的封孔深度。

（4）在每個測壓地點(diǎn)必須布置2個測壓孔，2個鉆孔見煤點(diǎn)相距20m以上，鉆孔必須穿透煤層進(jìn)入頂（底）板0.5m，鉆孔的傾角不得小于15°。

3.2 二煤瓦斯壓力測壓實施

（1）二煤瓦斯壓力的測定地點(diǎn)。該礦對二煤的瓦斯壓力測定，選擇在36－465石門。

（2）二煤賦存狀態(tài)。煤厚2.2m，為黑褐色，色澤暗淡為，多為片狀、塊狀，以塊狀為主，無夾矸。頂?shù)装宥嘁苑凵皫r、細(xì)砂巖為主，底板含有兩層0.5m厚的煤線，其產(chǎn)狀為331°∠76°。

（3）二煤煤樣化驗結(jié)果：水份（Mad）為0.85%，灰份（Aad）為20.35%，揮發(fā)份（Vdaf）為5.69%，視密度為1.63 g／cm3，發(fā)熱量為31.03MJ／kg。

3.3 二煤瓦斯壓力測壓流程

（1）鉆孔布置及施工。鉆孔的開孔位置選在巖石（煤壁）完整的位置。鉆孔施工保持鉆孔平直、孔形完整，穿層測壓鉆孔宜穿煤層全厚。鉆孔施工好后，立即清洗鉆孔，保持鉆孔暢通。在鉆孔施工中應(yīng)準(zhǔn)確記錄鉆孔方位、傾角、長度、鉆孔開始見煤長度及鉆孔在煤層中的長度，鉆孔開鉆時間、見煤時間及鉆畢時間。在36－465石門布置兩個測壓鉆孔，鉆孔穿透煤層頂板0.5m，孔徑75mm。鉆孔主要參數(shù)見表1。

表1 鉆孔主要參數(shù)

（2）封孔注漿程序。鉆孔施工完后應(yīng)在24h內(nèi)完成封孔工作，封孔深度應(yīng)超過鉆孔施工地點(diǎn)巷道的影響范圍，采用注水泥漿進(jìn)行封孔，封孔深度不低于12m，穿層測壓孔的封孔不超過被測煤層在鉆孔側(cè)的頂板或底板。

①將測壓管（采用2m／根的無縫鋼管，每2根連接處纏生料帶，以免漏氣）安裝至預(yù)定的深度，在孔口加入聚氨酯藥水，用木楔封住，并安裝好注漿管。

②根據(jù)封孔的深度確定膨脹不收縮材料、清水以及水泥的使用量，按比例（水灰比2∶1，膨脹劑的參量為水泥的12%）配好封孔水泥漿，用水泥泵一次連續(xù)將封孔水泥漿注入鉆孔內(nèi)，用注漿泵將攪拌好的膨脹水泥泵入孔內(nèi)，待測壓管見漿液返出立即停泵，同時關(guān)閉設(shè)置在注漿管孔口的注漿閘閥。

③注漿24h后，在孔口安裝三通及壓力表，為保證氣密性，在每個連接處都要用生料帶纏緊。

（3）注氮?dú)馐┕すば?。封孔完成后，即可往測壓孔注入氮?dú)狻?/p>

①往孔中注入0.3～0.5MPa的氮?dú)狻?/p>

②檢驗各個連接處的氣密性，看是否漏氣，待確定不漏氣后，再繼續(xù)注入氮?dú)狻?/p>

③補(bǔ)償氣體的充氣壓力為預(yù)計的煤層瓦斯壓力的1.5～2倍，由于二煤的瓦斯壓力較大，注入補(bǔ)償氣體的壓力為1.5MPa。

（4）觀測與測定結(jié)果確定。

①當(dāng)煤層壓力小于4MPa，采用主動測壓法時，觀測時間需5～10d；當(dāng)煤層瓦斯壓力大于4MPa時，則需10～20d。如壓力變化在3d內(nèi)小于0.015MPa，測壓工作即可結(jié)束；否則，應(yīng)延長測壓時間。

②采用主動測壓法每天觀測一次，在觀測中發(fā)現(xiàn)煤層瓦斯壓力值在開始測定的一周內(nèi)變化較大時，適當(dāng)縮短觀測時間間隔。瓦斯壓力穩(wěn)定后，取2個孔壓力較大者為二煤的瓦斯壓力值。

③涌山礦在36－465石門布置鉆孔采用主動法進(jìn)行了二煤瓦斯壓力測定，其瓦斯壓力經(jīng)測定為1.07MPa。

4 結(jié)語

采用主動測壓法測得的瓦斯壓力比被動測壓法準(zhǔn)確，而且測壓周期短，并真實地測得了二煤的瓦斯壓力，說明主動測壓法更適用于該礦的瓦斯壓力測定工作。

采用主動測壓法測得的煤層瓦斯壓力數(shù)據(jù)，對礦井瓦斯災(zāi)害防治工作、瓦斯突出預(yù)防工作提供了可靠的科學(xué)依據(jù)，為保證礦井的安全生產(chǎn)發(fā)揮了重大作用。煤層瓦斯壓力主動測壓法已在樂平局得到普遍推廣應(yīng)用。