一種上向遠距離鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法及裝置,首先通過鉆孔將待測煤層之下的各個巖層進行高壓注漿，堵住各種裂隙，然后打鉆進入煤層，插入一根四分管并連接一個帶有瓦斯管、注漿管及注水接頭的膠囊封孔裝置至鉆孔的孔口附近，先用手動試壓泵通過注水接頭向膠囊封孔裝置中注水，使膠囊膨脹，預先封住鉆孔；再將低壓封孔泵與注漿管連接，向鉆孔內注入水泥漿，直到水泥漿從四分管流經瓦斯管溢出后，在孔口處瓦斯管上連接壓力表，即可測定煤層瓦斯壓力。本發明專利技術能夠測定50米以遠的上向煤層瓦斯壓力，能夠減少為測定煤層瓦斯壓力而掘進的巷道工程，測定設備簡單，操作簡便。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及上向遠距離鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法及其裝置，尤其適用于復雜地質條件下上向超遠煤層的瓦斯壓力的測定。
技術介紹
眾所周知，煤與瓦斯突出是發生在含高壓瓦斯的軟煤中的一種動力現象，一旦出現突出，經常會危及煤礦工人的性命。提前對一定范圍內的煤層進行鑒定，給出該煤層在開采過程中是否會發生煤與瓦斯突出的結論，對于確定礦井設計類型，提前采取防突措施，改善煤礦管理方法，避免突出帶來的危害，具有重要的作用。在進行煤層突出鑒定的過程中，常常要測定煤層的瓦斯壓力，這是衡量煤層是否突出的一個重要指標。目前煤礦井下普遍采用的瓦斯壓力測定方法有:1)黃泥封孔法；2)水泥砂漿封孔法；3)粘液封孔器法，通過近距離的巷道向煤層打鉆，將管子布置在鉆孔中，把鉆孔封上后，鉆孔里端形成一個測壓氣室，管子外端連接壓力表，靜待壓力上升穩定，即可測得煤層的瓦斯壓力。在這些封孔方法中，以粘液封孔器法效果較好，它的原理是將封孔器置于鉆孔，以兩個膠囊封堵中間的粘液，再以粘液封堵測壓氣室的瓦斯，確保測壓氣室中的瓦斯不泄漏，缺點是封堵的距離在10 20米左右。水泥砂漿封孔的優點是可以封堵較遠的鉆孔，缺點是水泥砂漿凝固較慢，凝固期間測壓氣室中的瓦斯易散失，壓力穩定時間較長。特別是在遇到復雜地質條件時，如巖層裂隙發育，巖層中地下水壓易與煤孔串通，以及煤層處于測壓地點較遠的上方時，采用上述方法都難以測得準確的煤層瓦斯壓力值，而且還要預先掘進一大段專用于測壓的巷道。因此，測定復雜地質條件下上向超遠煤層的瓦斯壓力是現場急需解決的一大難題。
技術實現思路
技術問題:本專利技術的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種方法簡便、易操作、測壓速度快、效果好的上向遠距離鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法及其裝置。`技術方案:本專利技術的上向遠距離鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法，包括如下步驟: 步驟一:在井下巷道向上方煤層方向打一個直徑為120 150mm、深為2 3m的鉆孔作為測壓孔，將一頭帶有高壓法蘭盤的^ni5X5mm的孔口管送入鉆孔內，孔口管外露長度為 200 300mm ; 步驟二:用水:灰=0.75:1質量比配制的灰漿與水玻璃混合注入孔口管與巖層之間，水玻璃濃度采用38波美度的液體，灰漿:水玻璃=1:0.5質量比，注漿壓力達6 MPaJLD管外不跑漿為止； 步驟三:待孔口管加固的雙液漿凝固8 h后，用￠90 mm鉆頭掃孔鉆進2.5 3.5 m停止，然后退出鉆桿，用高壓注漿泵注水進行孔口管耐壓試驗，要求耐壓大于當地地下水壓，耐壓穩定時間不小于30 min，若耐壓穩定時間達不到30 min或壓力達不到要求，則重新注漿加固，直至孔口管耐壓試驗達到要求； 步驟四孔口管耐壓試驗達到要求后，用075mm鉆頭順鉆孔向上打鉆，至距離煤層0.4-0. 6 m時停止； 步驟五注灰漿封堵巖層裂隙，先注稀漿后注濃漿，按水與灰的質量比為2:1、1. 75:1、1.5 :1、1. 25:1、1:1、0. 75:1六個配比級別配比依次注入，最后注0. 75 1的濃漿封孔，注漿終壓要大于當地地下水壓或注5 6包水泥即可； 步驟六注灰漿8小時后，用①75mm鉆頭掃孔鉆進，進入煤層1. 0 1. 5 m時停鉆，退出鉆桿； 步驟七用1. 5m長的四分管依次通過管箍和生膠帶纏繞連接后插入鉆孔，直至進入到煤孔附近； 步驟八將孔內的四分管與膠囊封孔裝置的第一堵頭上的瓦斯管相連，另外將一至兩根四分管與膠囊封孔裝置的第二堵頭上的瓦斯管和注槳管相連，同時把注水管與第二堵頭端頭上的注水接頭連上，將膠囊封孔裝置送入鉆孔內，外端面距孔口 2 3 m處； 步驟九用手動試壓泵通過注水管向膠囊封孔裝置中注入壓力水，壓力達到3 5MPa，使其膨脹，預封住鉆孔孔口 ； 步驟十用低壓封孔泵通過注槳管向膠囊封孔裝置上方的空間注入水泥漿，直至水泥漿從瓦斯管外露端向下淌出，停止注漿； 步驟十一待水泥漿淌盡后，在瓦斯管外露端上安裝壓力表； 步驟十二 在測壓孔附近10 20 m處另打一測壓孔，重復上述同樣的步驟，測定煤層的瓦斯壓力； 步驟十三通過壓力表接頭處的三通向瓦斯管路充入I 2 MPa的空氣或其他惰性氣體，當測壓時間大于20天或壓力表中的瓦斯壓力穩定10天后，記下兩個測壓孔所測得的瓦斯壓力值，然后拆除壓力表，在拆除壓力表的過程中，觀察兩個測壓孔的瓦斯管中涌出的是氣體還是水， 如果兩個測壓孔中涌出的都是氣體，則取兩個鉆孔所測結果中瓦斯壓力比較大的值作為該煤層的瓦斯壓力； 如果一個測壓孔中涌出的幾乎是水，且壓力較大，與當地地下水壓相近，表明該測壓孔處的煤層內含水，所測的壓力為地下水壓力，所測得的結果不能采用，另一個鉆孔打開后是氣體，則所測數據即為煤層的瓦斯壓力； 如果兩個測壓孔中測得的結果都是水壓，則需要另選地點重新進行測壓，直至獲得滿足上述要求的壓力值。(這是權利要求2中的內容，不可刪除) 在測定煤層瓦斯壓力之前，先對煤層下面的巖層進行高壓注漿，以避免巖層中裂隙或地下水壓對測壓結果的影響。實現上述方法的上向遠距離鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的裝置，包括高壓注漿泵、低壓封孔泵、手動試壓泵、瓦斯壓力表、瓦斯管、注水管、注槳管、帶有高壓法蘭盤的孔口管，膠囊封孔裝置，所述的膠囊封孔裝置包括與瓦斯管、注水管和注槳管連接的膠囊，膠囊兩端分別設有固定瓦斯管和注槳管的堵頭，面向孔口一端的堵頭中部設有向膠囊內注水的接頭，并且設有固定在瓦斯管和注漿管上的壓緊接頭。有益效果本專利技術主要用于煤層突出鑒定過程中測定復雜地質條件下的上向超遠煤層的瓦斯壓力。首先通過在巖層中進行高壓注槳，堵塞巖層中的各種裂隙，同時封堵巖層中的地下水，使之不與鉆孔的測壓氣室相連通，減少了地下水對瓦斯壓力測定值的影響；通過長距離鉆孔把測壓地點與上向超遠的煤層溝通，能夠測定50 m以外超遠的煤層瓦斯壓力，減少了為做測壓鉆場而施工的巷道工程量；同時這種測壓方法在鉆孔見煤后馬上裝壓力表，減少了煤層的瓦斯泄漏量，加快了瓦斯壓力上升的速度，減少了瓦斯壓力的穩定時間。通過向鉆孔中進行低壓封孔注槳，封堵鉆孔，可以在鉆孔中構筑較長的水泥封孔段，提高封孔段的氣密性，確保瓦斯壓力測定的準確性。裝置簡單可靠，方法簡便，測壓速度快、效果好，具有廣泛的實用性。附圖說明圖1為本專利技術的系統布置 圖2為本專利技術的膠囊封孔裝置結構圖； 圖3為瓦斯壓力測定的工作流程圖。圖中:第一堵頭一1、第二堵頭一 2，膠囊一 3，瓦斯管一 4，注水接頭一 5，注槳管一6。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術的一個實例作進一步的描述: 本專利技術的上向遠距離鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法，在測定煤層瓦斯壓力之前，先對煤層下面的巖層進行高壓注漿，能夠避免巖層中裂隙或地下水壓對測壓結果的影響，具體步驟如下: 步驟一:在井下巷道向上方煤層方向打一個直徑為120 150mm、深為2 3m的鉆孔作為測壓孔，將一頭帶有高壓法蘭盤的OU15 X 5mm的孔口管送入鉆孔內，孔口管外露長度為 200 300mm ; 步驟二:用高壓注漿泵將水:灰=0.75:1按質量比配制的灰漿與水玻璃混合注如孔口管與巖層之間，加固孔口管，其中水玻璃濃度采用38波美度的液體，灰漿:水玻璃=1:0.5質量比，注漿壓力達6 MPa本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種上向遠距離鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：在井下巷道向上方煤層方向打一個直徑為120～150mm、深為2～3m的鉆孔作為測壓孔，將一頭帶有高壓法蘭盤的Ф115×5mm的孔口管送入鉆孔內，孔口管外露長度為200～300mm；步驟二：用水：灰＝0.75：1質量比配制的灰漿與水玻璃混合注入孔口管與巖層之間，水玻璃濃度采用38波美度的液體，灰漿：水玻璃＝1：0.5質量比，注漿壓力達6?MPa，孔口管外不跑漿為止；步驟三：待孔口管注槳加固的雙液漿凝固8?h后，用Ф90?mm鉆頭掃孔鉆進2.5～3.5?m停止，然后退出鉆桿，用高壓注漿泵注水進行孔口管耐壓試驗，要求耐壓大于當地地下水壓，耐壓穩定時間不小于30?min，若耐壓穩定時間達不到30?min或壓力達不到要求，則重新注漿加固，直至孔口管耐壓試驗達到要求；步驟四：孔口管耐壓試驗達到要求后，用Ф75mm鉆頭順鉆孔向上打鉆，至距離煤層0.4?0.6?m時停止；步驟五：注灰漿封堵巖層裂隙，先注稀漿后注濃漿，按水與灰的質量比為2:1、1.75:1、1.5：1、1.25:1、1:1、0.75:1六個配比級別配比依次注入，最后注0.75：1的濃漿封孔，注漿終壓要大于當地地下水壓或注5～6包水泥即可；步驟六：注灰漿8小時后，用Ф75mm鉆頭掃孔鉆進，進入煤層1.0～1.5?m時停鉆，退出鉆桿；步驟七：用1.5m長的四分管依次通過管箍和生膠帶纏繞連接后插入鉆孔，直至進入到煤孔附近；步驟八：將孔內的四分管與膠囊封孔裝置的第一堵頭(1)上的瓦斯管相連，另外將一至兩根四分管與膠囊封孔裝置的第二堵頭(2)端頭上的瓦斯管和注槳管相連，同時把注水管與第二堵頭(2)上的注水接頭連上，將膠囊封孔裝置送入鉆孔內，外端面距孔口2～3?m處；步驟九：用手動試壓泵通過注水管向膠囊封孔裝置中注入壓力水，壓力達到3～5MPa，使其膨脹，預封住鉆孔孔口；步驟十：用低壓封孔泵通過注槳管向膠囊封孔裝置上方的空間注入水泥漿，直至水泥漿從瓦斯管外露端向下淌出，停止注漿；步驟十一：待水泥漿淌盡后，在瓦斯管外露端上安裝壓力表；步驟十二：在測壓孔附近10～20?m處另打一測壓孔，重復上述同樣的步驟，測定煤層的瓦斯壓力；?步驟十三：通過壓力表接頭處的三通向瓦斯管路充入1～2?MPa的空氣或其他惰性氣體，當測壓時間大于20天或壓力表中的瓦斯壓力穩定10天后，記下兩個測壓孔所測得的瓦斯壓力值，然后拆除壓力表，在拆除壓力表的過程中，觀察兩個測壓孔的瓦斯管中涌出的是氣體還是水，如果兩個測壓孔中涌出的都是氣體，則所測得的兩個壓力值為該煤層的瓦斯壓力值，取兩個鉆孔所測結果中瓦斯壓力比較大的值作為該煤層的瓦斯壓力；如果一個測壓孔中涌出的幾乎是水，且壓力較大，與當地地下水壓相近，表明該測壓孔處的煤層內含水，所測的壓力為地下水壓力，所測得的結果不能采用，另一個鉆孔打開后是氣體，則所測數據即為煤層的瓦斯壓力；如果兩個測壓孔中測得的結果都是水壓，則需要另選地點重新進行測壓，直至獲得滿足上述要求的壓力值。...
【技術特征摘要】
1.一種上向遠距離鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:在井下巷道向上方煤層方向打一個直徑為120 150mm、深為2 3m的鉆孔作為測壓孔，將一頭帶有高壓法蘭盤的0115X5mm的孔口管送入鉆孔內，孔口管外露長度為 200 300mm ; 步驟二:用水:灰=0.75:1質量比配制的灰漿與水玻璃混合注入孔口管與巖層之間，水玻璃濃度采用38波美度的液體，灰漿:水玻璃=1:0.5質量比，注漿壓力達6 MPaJLD管外不跑漿為止； 步驟三:待孔口管注槳加固的雙液漿凝固8 h后，用￠90 mm鉆頭掃孔鉆進2.5 3.5m停止，然后退出鉆桿，用高壓注漿泵注水進行孔口管耐壓試驗，要求耐壓大于當地地下水壓，耐壓穩定時間不小于30 min，若耐壓穩定時間達不到30 min或壓力達不到要求，則重新注漿加固，直至孔口管耐壓試驗達到要求； 步驟四:孔口管耐壓試驗達到要求后，用075mm鉆頭順鉆孔向上打鉆，至距離煤層0.4-0.6 m時停止； 步驟五:注灰漿封堵巖層裂隙，先注稀漿后注濃漿，按水與灰的質量比為2:1、1.75:1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1六個配比級別配比依次注入，最后注0.75:1的濃漿封孔，注漿終壓要大于當地地下水壓或注5 6包水泥即可； 步驟六:注灰漿8小時后，用①75mm鉆頭掃孔鉆進，進入煤層1.0 1.5 m時停鉆，退出鉆桿； 步驟七:用1.5m長的四分管依次通過管箍和生膠帶纏繞連接后插入鉆孔，直至進入到煤孔附近； 步驟八:將孔內的四分管與膠囊封孔裝置的第一堵頭(I)上的瓦斯管相連，另外將一至兩根四分管與膠囊封孔裝置的第二堵頭(2)端頭上的瓦斯管和注槳管相連，同時把注水管與第二堵頭(2)上的注水接頭連上，將膠囊封孔裝置送入鉆孔內，外端面距孔口 2 3 m處；步驟九:用手動試壓泵通過注水管向膠囊封...
【專利技術屬性】
技術研發人員：唐俊，李曉偉，陳裕佳，蔣承林，覃佐亞，崔正中，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。