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煤层瓦斯压力的测定方法

提示:

测定煤层瓦斯压力时,通常是从隧道围岩(联络巷或围岩钻场)向煤层打孔径为50~70mm的钻孔,孔中放测压管,将钻孔密封后,用压力表直接进行测定。为了测定煤层的原始瓦斯压力,测压地点的煤层应为未受采动影响的原始煤体。 测压封孔方法分填料法和封孔器法两类。根据封孔器的结构特点,封孔器分为胶圈、胶囊和胶圈黏液等几

    测定煤层瓦斯压力时,通常是从隧道围岩(联络巷或围岩钻场)向煤层打孔径为50~70mm的钻孔,孔中放测压管,将钻孔密封后,用压力表直接进行测定。为了测定煤层的原始瓦斯压力,测压地点的煤层应为未受采动影响的原始煤体。
    测压封孔方法分填料法和封孔器法两类。根据封孔器的结构特点,封孔器分为胶圈、胶囊和胶圈黏液等几种类型。
    一、填料封孔法
    填料法是应用最广泛的一种测压封孔方法。采用该方法时,在打完钻孔后,先用水清洗钻孔再向孔内放置测压管,最后用充填材料封孔。附图5-1为人工充填法封孔示意图。
 人工充填法封孔示意图
    附图5-1    人工充填法封孔示意图
    为了防止测压管堵塞,在测压管前端焊接一段直径稍大于测压管的筛状管或直接在测压管壁打筛孔。为了防止充填材料堵塞测压前端,在测压前端后部套焊一挡料圆盘。测压管为紫铜管或细钢管,充填材料用水泥和沙子或黏土。填料可用人工或压风送入钻孔。充填时每充填1m左右,送入一段木楔,并用堵棒捣固。人工封孔的封孔深度一般不超过5m;用压气封孔时,借助喷浆罐将水泥砂浆由孔底向孔口逐渐充满,压气封孔深度可达10m以上。为了提高填充密封效果,可使用膨胀水泥。
    填料法封孔的优点是不需特殊装置,简单易行;缺点是人工封孔长度短,封孔时间长且对裂隙发育岩层和煤层封孔不严。
    二、封孔器封孔
    1.胶圈封孔器
    胶圈封孔是一种简便的封孔方法,它适用于岩柱完整致密的条件。附图5-2为胶圈封孔器结构示意图。封孔器由内外套管、挡圈和胶圈组成,内套管即为测压管。封直径为50mm的钻孔时,胶圈外径为49mm,内径21mm,长度为78mm,测压管上焊有环形固定挡圈,当拧紧压紧螺帽时,外套管移动压缩胶圈,即达到封孔目的。北票矿务局台吉煤矿-550m水平西5石门用胶圈封孔器实测的10层煤瓦斯压力高达8. 1MPa
胶圈封孔器结构示意图
    附图5-2    胶圈封孔器结构示意图
    1-测压管;2-外套管;3-压紧螺栓;4-活动挡圈;5-固定挡板;6-胶圈;7-压力表;8-钻孔
    该方法的主要优点是简单易行,封孔器可重复使用;缺点是封孔深度小,且要求封孔段岩石必须致密、完整。
    2.胶圈-压力黏液封孔器
    胶圈-压力黏液封孔器与胶圈封孔器的主要区别是在两组封孔胶圈之间,充人带压的黏液。这是中国矿业大学研制成功的一种新的封孔方法。胶圈-压力黏液封孔器结构如附图5-3所示。
胶圈-压力黏液封孔器结构
    附图5-3    胶圈-压力黏液封孔器结构
    1-补充气体入口;2-固定把;3-加压手把;4-推力
    轴承;5-胶圈;6-黏液压力表;7-胶圈,8-高压胶
    管;9-阀门;10-二氧化碳;11-黏液;12-黏液罐
    该封孔器由胶圈封孔系统和黏液加压系统组成。为了缩短测压时间,本封孔器带有预充气口,预充气压力略小于预计的煤层瓦斯压力。与其他封孔器相比,这种封孔器的主要优点:一是增大了封孔段的长度;二是压力黏液可渗入封孔段岩(煤)体裂隙,增大该段的密封效果。胶圈一压力黏液封孔器在阳泉、焦作和鹤壁等矿务局的试验证明,该封孔器能满足岩巷直接测定煤层瓦斯压力的要求。该封孔器的主要技术参数如下:
    钻孔直径(mm)62
    封孔深度(m)11~20
    封孔黏液段长度(m)3.6~5.4
    煤层坚固性系数(f)≥:0.5
    封孔器重量(长15m)(kg):120
    三、间接测压法
    间接法快速测定煤层瓦斯压力同样是基于煤样解吸瓦斯的规律,如前所述的直接测定煤层瓦斯含量的方法,在求出煤层瓦斯含量的基础上,利用瓦斯解吸特征值V1,建立起求瓦斯压力P值的模型。
    瓦斯含量与瓦斯压力的关系式为:
    (附5-1
式中:W-瓦斯含量,m³/t
    P-瓦斯压力,MPa
    α-煤层瓦斯含量系数,m³/t·MPa2/1
    瓦斯压力与V1值的关系式为
    (附5-2
式中:AB-回归系数。
    中煤科工集团重庆研究院快速间接测压法是根据瓦斯解吸试验及现场测定的K1指标进行计算。在实验室通过瓦斯解吸试验确定待测煤层的系数AB,再用测出的K1值,按下式计算煤层瓦斯压力:
    K1=APB    (附5-3
    在未进行瓦斯解吸试验的情况下,AB值选用以下计算参考值:
    (附5-4
    B = 0. 5633    ( 5-5 )
式中:△P-煤样瓦斯放散初速度。

(责任编辑: 佚名 )

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