煤層瓦斯壓力快速測定關鍵技術

潘懷義 等

摘要：煤層瓦斯壓力測定的準確與否，直接影響指導瓦斯治理措施，為確保測壓快速準確，必須要解決一個難題——如何快速、準確測定瓦斯壓力。

關鍵詞：煤層快速測壓 準確 關鍵技術

潘三礦是淮南礦業(yè)集團重點監(jiān)管六對強突礦井之一，特別是礦井進入深部開采，瓦斯防治第一步是基礎資料準確可靠的收集，只有數(shù)據(jù)詳盡的瓦斯地質基礎資料，才能做到有的放矢，實現(xiàn)安全技術經濟一體化。近些年來，在瓦斯壓力測定上我們一方面積極探索，另一方面借鑒兄弟單位成功經驗，大力開展瓦斯壓力安全、準確、快速測定工作。

1 組織保障

①礦成立以通風副總為組長的測壓小組，通防科、抽排隊、監(jiān)控中心及通風區(qū)抽調相對固定的工程技術人員為成員，通防科作為測壓責任主體，負責全程測壓工作。

②通防科在測壓孔施工前編制測壓方案，經測壓小組會審后嚴格執(zhí)行，落實到現(xiàn)場。

③通防科排定測壓跟班表，從打鉆、封孔、壓力表及在線安裝全過程跟班。同時有計劃地排定礦井測壓工作排隊表，做到測壓工作按計劃開展。

2 技術保障

2.1 巷道頂?shù)装鍑娮{

測壓前提是保證不漏氣，為此我們做到了在施工上向測壓孔區(qū)域對巷道圍巖噴漿，并對巷道3m松動圈采用帶壓注漿，注漿壓力最終達6Mpa注入巷道松動圈范圍，將巷道松動圈裂隙注實密閉。施工下向測壓孔時對巷道底板打眼6m注漿并打水泥地坪，為施工測壓孔創(chuàng)造有利條件。

2.2 測壓鉆孔施工

2.2.1 鉆孔若穿過裂隙發(fā)育帶或孔周滲水的，測壓孔施工前，先按測壓孔設計參數(shù)用Ф113mm鉆頭施工注漿孔，鉆孔鉆進至距預計待測煤層法距2m時停鉆，撤出鉆桿，并詳細準確記錄鉆孔深度。

2.2.2 鉆孔施工完畢，進行全孔注漿封堵周邊裂隙。先下6分軟管至孔底，孔口用1.5m長4分鐵管與6分注漿軟管連接，再并行下1.5m長4分鐵管，然后孔口采用聚氨酯封堵長1m，孔口注、返漿鐵管盡量靠近孔壁，以防影響再次施工鉆孔。鉆孔按水灰比0.9～0.75︰1配比水泥漿，先注稀漿后注稠漿，下向孔采用分次注漿，注漿終壓達6MPa關閉進漿閘閥即可。

2.2.3 注漿孔水泥漿凝固24h后，用Ф75mm鉆頭沿原孔中心鉆進至測壓孔設計孔深，鉆孔詳細記錄鉆孔見煤位置、深度。測壓孔穿透待測煤層全厚，若鉆孔施工見煤與設計出入較大時，撤出鉆桿后立即測斜反演準確掌握鉆孔實際過煤位置。

2.2.4 測壓鉆孔成孔后，應在8h內完成封孔。封孔前必須排盡孔內積存的水、渣，并對測壓管路系統(tǒng)進行通暢性與氣密性檢查，鉆孔封至待測煤層見煤點。

2.2.5 鉆孔在堅硬密實圍巖中施工時，可不采取預注漿措施，直接按上述鉆孔施工方法過煤。

2.3 封孔工藝

2.3.1 開始封孔時，先下4分鐵管兩根，捆扎牢固一并送入孔內，一根下至過煤段，過煤段為花眼管，另一根4分鐵管下至見煤位置向外2m處為注漿管（上向孔為返漿管），見煤位置向上1m為里端前堵頭（長不少于1m棉紗聚氨酯）。測壓管連接位置用生料帶纏繞至少20圈以上，確保測壓管路密閉可靠。

2.3.2 測壓孔的孔口段設鉆孔封孔的后堵頭（長不少于1m棉紗聚氨酯），并下長度不少于2m的返漿管（上向孔為注漿管）。

2.3.3 測壓鉆孔封孔采用水泥按水灰比為0.8︰1配制水泥漿，并添加適量快速凝結劑，用電動注漿泵注入孔內，返漿后關閉返漿管閘閥，間歇性地繼續(xù)注漿，注漿終壓達6MPa后結束注漿。

2.3.4 注漿封孔結束，應凝固24h后進行壓力表及在線裝置的安裝，壓力表裝置現(xiàn)場安裝前必須在地面做好氣密性試驗。

2.4 測壓工藝

2.4.1 采用主動測壓時，開始測壓時向孔內充入補償氣體，補償氣體的充氣壓力為預計煤層瓦斯壓力的0.5倍。

2.4.2 煤巖層賦水地點測壓裝置應安設氣水分離器，并在氣水分離器與測壓氣室間設置高壓閘閥，實現(xiàn)在隔離測壓氣室的狀態(tài)下放水，測壓管與氣水分離器連接采用透明高壓管連接，便于觀察放水。氣水分離器承受壓力應大于預計瓦斯壓力的2倍。

2.4.3 瓦斯壓力曲線趨向穩(wěn)定、壓力值變化小于0.005MPa/d時測壓結束。若上向測壓孔內少量積水，測壓表讀數(shù)可按照AQ/T1047-2007標準對表壓值進行修正。一般情況下，3個測壓鉆孔從施工到測壓取得成果需要10天左右的時間。

2.4.4 測壓鉆孔壓力最終結果代入朗格謬爾方程反算出瓦斯含量，同時與測壓鉆孔施工過程采用DGC瓦斯含量直接測定法測定的瓦斯含量進行對比分析。

2.4.5 通防科根據(jù)測定的瓦斯壓力及含量編制礦井瓦斯基礎資料。

3 測壓應用實例

我礦在新西風井、深部進風井、暗副斜井等地點，運用本方法進行測壓，測壓地點受水文地質條件影響較大，具體表現(xiàn)為巖石松動圈范圍大，巖石破碎，淋水大。孔前預注漿、兩堵一注帶壓封孔方法成功地測試了上述區(qū)域的瓦斯（上接第195頁）壓力，測壓結果與DGC直接測定法測定結果基本一致，反映了本方法對于困難地質條件下瓦斯壓力測定具有良好的適應性與準確性。測壓間接法和直接法對照具體數(shù)據(jù)見下表：4 結論

我礦在測壓過程中不斷探索，總結出怎樣才能把瓦斯壓力測準，必須要做到以下幾點：①巷道必須噴注漿，底板必須注漿打水泥地坪。

②測壓管路、配件加工必須規(guī)范，特別是管路連接絲扣要完好，且絲扣必須纏繞生料帶。

③封孔過程必須有工程技術人員在現(xiàn)場跟班記錄封孔情況，否則嚴禁封孔。

④注漿孔封堵裂隙環(huán)節(jié)堅決不能省去，嚴格執(zhí)行二次注漿，嚴防水壓造成測壓失真。

⑤測壓孔施工只準采用壓風施工，嚴禁帶水施工。

⑥注漿壓力必須達到6Mpa，否則補孔重新施工。

總之，潘三礦在多年與瓦斯災害斗爭過程中，掌握了一套適用于潘三礦行之有效的測壓方法，具體表現(xiàn)為測壓孔施工前預注漿，封堵裂隙，成孔后兩堵一注帶壓封孔，測壓孔密閉可靠，從源頭上杜絕一切漏氣卸壓的可能，從而準確測定煤層瓦斯壓力，為指導瓦斯綜合治理提供理論依據(jù)，科學依據(jù)。

參考文獻：

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[3]孫炳興，林府進，江萬剛.快速準確測定煤層瓦斯壓力途徑[J]. 煤礦安全，2010（05）.

作者簡介：

潘懷義（1981-），男，安徽淮南人，助理工程師，現(xiàn)在淮南礦業(yè)集團勘探工程處潘三鉆機工區(qū)負責技術管理工作。