一種下行超深鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法及其裝置,通過鉆孔將待測煤層之上的各個巖層進行高壓注漿，堵住各種裂隙；然后打鉆孔進入該煤層，退出鉆桿，插入一個帶有長瓦斯管和注水管的膠囊封孔器至煤層上部的巖層鉆孔部位，向膠囊封孔器中壓入水，使膠囊膨脹，預先封住鉆孔；再向鉆孔內灌入水泥漿，直到水泥漿灌滿鉆孔；在瓦斯管上接上壓力表。初期靠膠囊的預封孔作用密封，后期依靠水泥漿凝固密封，即可測定煤層的瓦斯壓力。該方法能夠測定50米以遠的下行超深煤層的瓦斯壓力，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，上表及時，瓦斯壓力上升快，結果準確，具有廣泛的實用性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及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下行超深鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力。
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，它的原理是把封孔器置于鉆孔中，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深鉆孔，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下方時，采用上述方法都難以測得準確的煤層瓦斯壓力值。因此，測定復雜地質條件下下行超深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、結構簡單、準確度高、不受地下水壓影響的下行超深鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法及裝置。 技術方案:本專利技術的下行超深鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法及裝置，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:在下行煤層上方的巷道內向煤層方向打一個直徑為120 150mm、深為2 3m的鉆孔作為測壓孔，向鉆孔內送入直徑為115X5mm的孔口管，孔口管外露長度為200 300mm ;帶有高壓法蘭盤 步驟二:用水:灰=0.75:1按質量比配制的灰漿與水玻璃混合后注入孔口管與巖層之間，水玻璃濃度采用38波美度的液體，其中:灰漿:水玻璃=1:0.5質量比配制，注漿壓力達6 MPa，注漿至孔口管外不跑漿為止； 步驟三:待孔口管加固的雙液漿凝固8小時后，用￠90 mm鉆頭掃孔鉆進2.5 3.5m停，然后退出鉆桿，用高壓注漿泵注水進行孔口管耐壓試驗，要求耐壓大于當地的地下水壓，耐壓穩定時間不小于30 min,若耐壓穩定時間達不到30 min或壓力達不到要求時,貝Ij重新注漿加固，直至孔口管耐壓試驗符合要求為止； 步驟四待孔口管耐壓試驗合格后，用075mm鉆頭順鉆孔向下打鉆，至距離煤層0.4-0. 6 m 時停； 步驟五利用高壓注槳泵向鉆孔內注入灰漿封堵巖層裂隙，先注稀漿后注濃漿，按水與灰的質量比為2:1,1. 75:1,1. 5 1U. 25:1、1:1、0. 75:1六個配比依次注入，最后注0. 75 1的濃漿封孔，注漿壓力大于當地地下水壓或注5 6包水泥即可； 步驟六注槳凝固8小時后，用0>75_鉆頭掃孔鉆進，進入煤層1.0 1. 5 m停鉆，退出鉆桿； 步驟七用四分管和注水管連接膠囊封孔器后，送入鉆孔中，推動膠囊封孔器深入至鉆孔深部，直至煤層與巖層交界面之上0. 5-0. 8米處； 步驟八將手動試壓泵連接在注水管上，向膠囊封孔器中注入3 5MPa的壓力水，使膠囊膨脹，在鉆孔的深部預封住鉆孔； 步驟九向鉆孔內灌入水泥漿，直到水泥漿灌滿整個鉆孔為止； 步驟十在四分管的外露端上安裝壓力表； 步驟十一在測壓孔附近10 20 m另打一鉆孔，重復上述所有步驟；步驟十二 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，觀察瓦斯管中涌出的是氣體還是水，如果測壓孔中涌出的是氣體，則壓力表中所測的壓力為煤層的瓦斯壓力，取兩個測壓孔中壓力較大的為所測煤層的瓦斯壓力； 如果一個測壓孔中涌出的幾乎是水，且壓力較大，與當地的地下水壓相近，表明該鉆孔處煤層含水，所測的壓力是地下水的壓力，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定的都是水壓，則需要另選測壓地點進行測定，直至測定出煤層的瓦斯壓力。在測定煤層瓦斯壓力之前，先對所測煤層上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。實現上述方法的下行超深鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的裝置，包括高壓注漿泵、手動試壓泵、瓦斯壓力表、瓦斯管、水管、膠囊封孔器，其特征在于所述的膠囊封孔器包括穿過膠囊的瓦斯管，膠囊的兩端分別設有固定瓦斯管的堵頭，堵頭面向孔口一端設有向膠囊內注水的接頭，并設有固定在瓦斯管上的壓緊接頭。有益效果本專利技術適用于煤層突出鑒定過程中測定復雜地質條件下超深煤層的瓦斯壓力。在測定前，先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，使之不與鉆孔中的測壓氣室相連通，減少了地下水壓的影響；通過超深鉆孔把測壓巷道與下向超深的煤層溝通，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；在膠囊的上方倒入水泥漿封孔，增加了鉆孔的密封段長度，使瓦斯壓力的測定值更加準確。整個裝置簡單可靠，準確度高，能在復雜地質條件下減小地下水壓影響，快速測定下行超深煤層的瓦斯壓力。在現場的突出鑒定過程中，取得了很好的效果。其優點有1.通過向膠囊封孔器上的注水接頭向膠囊中注水，預封堵鉆孔，可以在灌漿封孔前先將瓦斯管連接上壓力表，防止鉆孔周圍煤體內的瓦斯大量逸散，加快瓦斯壓力上升速度，減少瓦斯壓力的穩定時間； 2.通過膠囊封孔器上的注水接頭注水讓膠囊膨脹封住鉆孔深部，封堵鉆孔，可以在其上部灌漿，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； 3.初期靠膠囊的預封孔作用密封，后期依靠水泥漿凝固密封，即可測定煤層的瓦斯壓力。該方法能夠測定50米以遠的下行超深煤層的瓦斯壓力，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，上表及時，瓦斯壓力上升快，結果準確，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器結構 圖3為瓦斯壓力測定的工作流程圖。圖中:1-堵頭一，2-堵頭二，3 —膠囊，4 —注水接頭、5 —瓦斯管，6-壓緊接頭。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術的一個實施例作進一步的描述: 如圖1、圖2所示，本專利技術下行超深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，對所測煤層上面的巖層進行了高壓注漿，既可以改善巖層的密實程度，又可以封堵地下水，防止地下水壓影響煤層瓦斯壓力的測定，具體步驟如下: 步驟一:在下行煤層 上方的巷道內向煤層方向打一個直徑為120 150mm、深為2 3m的鉆孔作為測壓孔，向鉆孔內送入直徑為115X5mm的孔口管，孔口管外露長度為200 300mm ;帶有高壓法蘭盤 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種下行超深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：在下行煤層上方的巷道內向煤層方向打一個直徑為120～150mm、深為2～3m的鉆孔作為測壓孔，向鉆孔內送入直徑為115×5mm的孔口管，孔口管外露長度為200～300mm；帶有高壓法蘭盤步驟二：用水：灰＝0.75：1按質量比配制的灰漿與水玻璃混合后注入孔口管與巖層之間，水玻璃濃度采用38波美度的液體，其中：灰漿：水玻璃＝1：0.5質量比配制，注漿壓力達6?MPa，注漿至孔口管外不跑漿為止；步驟三：待孔口管加固的雙液漿凝固8?小時后，用Ф90?mm鉆頭掃孔鉆進2.5～3.5?m停，然后退出鉆桿，用高壓注漿泵注水進行孔口管耐壓試驗，要求耐壓大于當地的地下水壓，耐壓穩定時間不小于30?min，若耐壓穩定時間達不到30?min或壓力達不到要求時，則重新注漿加固，直至孔口管耐壓試驗符合要求為止；步驟四：待孔口管耐壓試驗合格后，用Ф75mm鉆頭順鉆孔向下打鉆，至距離煤層0.4?0.6?m時停；步驟五：利用高壓注槳泵向鉆孔內注入灰漿封堵巖層裂隙，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、0.75:1六個配比依次注入，最后注0.75：1的濃漿封孔，注漿壓力大于當地地下水壓或注5～6包水泥即可；步驟六：注槳凝固8小時后，用Ф75mm鉆頭掃孔鉆進，進入煤層1.0～1.5?m停鉆，退出鉆桿；步驟七：用四分管和注水管連接膠囊封孔器后，送入鉆孔中，推動膠囊封孔器深入至鉆孔深部，直至煤層與巖層交界面之上0.5?0.8米處；?步驟八：將手動試壓泵連接在注水管上，向膠囊封孔器中注入3～5MPa的壓力水，使膠囊膨脹，在鉆孔的深部預封住鉆孔；步驟九：向鉆孔內灌入水泥漿，直到水泥漿灌滿整個鉆孔為止；?步驟十：在四分管的外露端上安裝壓力表；步驟十一：在測壓孔附近10～20?m另打一鉆孔，重復上述所有步驟；步驟十二：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，觀察瓦斯管中涌出的是氣體還是水，如果測壓孔中涌出的是氣體，則壓力表中所測的壓力為煤層的瓦斯壓力，取兩個測壓孔中壓力較大的為所測煤層的瓦斯壓力；如果一個測壓孔中涌出的幾乎是水，且壓力較大，與當地的地下水壓相近，表明該鉆孔處煤層含水，所測的壓力是地下水的壓力，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定的都是水壓，則需要另選地點進行測定，直至測定出煤層的瓦斯壓力。...
【技術特征摘要】
1.一種 下行超深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:在下行煤層上方的巷道內向煤層方向打一個直徑為120 150mm、深為2 3m的鉆孔作為測壓孔，向鉆孔內送入直徑為115X5mm的孔口管，孔口管外露長度為200 300mm ;帶有高壓法蘭盤 步驟二:用水:灰=0.75:1按質量比配制的灰漿與水玻璃混合后注入孔口管與巖層之間，水玻璃濃度采用38波美度的液體，其中:灰漿:水玻璃=1:0.5質量比配制，注漿壓力達6 MPa，注漿至孔口管外不跑漿為止； 步驟三:待孔口管加固的雙液漿凝固8小時后，用￠90 mm鉆頭掃孔鉆進2.5 3.5m停，然后退出鉆桿，用高壓注漿泵注水進行孔口管耐壓試驗，要求耐壓大于當地的地下水壓，耐壓穩定時間不小于30 min,若耐壓穩定時間達不到30 min或壓力達不到要求時,貝Ij重新注漿加固，直至孔口管耐壓試驗符合要求為止； 步驟四:待孔口管耐壓試驗合格后，用075mm鉆頭順鉆孔向下打鉆，至距離煤層0.4-0.6 m 時停； 步驟五:利用 高壓注槳泵向鉆孔內注入灰漿封堵巖層裂隙，先注稀漿后注濃漿，按水與灰的質量比為2:1,1.75:1,1.5:1U.25:1、1:1、0.75:1六個配比依次注入，最后注0.75:1的濃漿封孔，注漿壓力大于當地地下水壓或注5 6包水泥即可； 步驟六:注槳凝固8小時后，用0>75!11111鉆頭掃孔鉆進，進入煤層1.0 1.5 m停鉆，退出鉆桿； 步驟七:用四分管和注水管連接膠囊封孔器后，送入鉆孔中，推動膠囊封孔器深入至鉆孔深部，直至煤層與巖層交界面之上0.5-0.8米處；...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李曉偉，唐俊，陳裕佳，蔣承林，崔正中，覃佐亞，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：
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