松軟煤層鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力的方法
【專利摘要】一種松軟煤層鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力的方法，在煤層中打一個(gè)淺孔，放入一個(gè)孔口管，用水泥漿將其在煤層中固定。然后通過孔口管打鉆，直達(dá)煤層深部，退出鉆桿，注入混合的A,B兩種漿液，使得鉆孔周圍的煤體固化，再沿著原鉆孔重新打鉆，超過注槳深度3～5m。退出鉆桿，向鉆孔中插入一個(gè)帶有瓦斯管和水管的膠囊封孔裝置，順序接上推桿，將其推至鉆孔注槳深度附近。在孔口，將瓦斯管和水管分別與法蘭蓋上的接頭相連，再將法蘭蓋固定在孔口管上，用手動(dòng)泵通過水管接頭向鉆孔內(nèi)的膠囊封孔裝置注水，使其膨脹封住鉆孔。再通過法蘭蓋上的注槳閥門注入高壓水泥漿，將瓦斯管接頭接上壓力表，即可測(cè)定松軟煤層的瓦斯壓力，該方法測(cè)定設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。
【專利說明】松軟煤層鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及松軟煤層鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力的方法，尤其適用于在松軟煤層周邊無巖石巷道且只有煤層巷道的條件下測(cè)定煤層的瓦斯壓力，也適用于突出煤層鑒定及突出煤層區(qū)域的劃分，屬于煤礦安全領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，煤與瓦斯突出是發(fā)生在含高壓瓦斯的軟煤中的一種動(dòng)力現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)突出，經(jīng)常會(huì)危及煤礦工人的性命。提前對(duì)一定范圍內(nèi)的煤層進(jìn)行鑒定，或者對(duì)某一范圍內(nèi)的煤層進(jìn)行突出區(qū)域劃分，給出該范圍內(nèi)煤層在開采過程中是否會(huì)發(fā)生煤與瓦斯突出的結(jié)論，對(duì)于確定礦井設(shè)計(jì)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(jìn)行煤層突出鑒定和突出區(qū)域劃分的過程中，常常要測(cè)定煤層的瓦斯壓力，這是衡量煤層是否突出的一個(gè)重要指標(biāo)。目前煤礦井下普遍采用的瓦斯壓力測(cè)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，通過近距離的巖層巷道向煤層打鉆，將管子布置在鉆孔中，把鉆孔封上后，鉆孔里端形成一個(gè)測(cè)壓室，管子外端連接壓力表，靜待壓力上升穩(wěn)定，即可測(cè)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，它的原理是以兩個(gè)膠囊封堵中間的粘液，再以粘液封堵測(cè)壓氣室的瓦斯，確保測(cè)壓氣室中的瓦斯不泄漏，缺點(diǎn)是封堵的距離在10?20米左右。水泥砂漿封孔的優(yōu)點(diǎn)是可以封堵較深鉆孔，缺點(diǎn)是水泥砂漿凝固較慢，凝固期間測(cè)壓室中的瓦斯易散失，壓力穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)。但在遇到有些礦井沒有合適的巖石巷道，只有煤層巷道且煤層松軟的條件時(shí)，采用上述方法都難以測(cè)得準(zhǔn)確的煤層瓦斯壓力值。原因是松軟煤層打鉆后，受地應(yīng)力的破壞，鉆孔很難形成規(guī)則的圓形，粘液封孔器放不到位，此外，鉆孔周邊煤體裂隙相互溝通，測(cè)壓室的高壓瓦斯可以繞開封孔段向巷道空間泄漏。因此，通過松軟煤層鉆孔準(zhǔn)確測(cè)定煤層瓦斯壓力是現(xiàn)場(chǎng)急需解決的一大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是針對(duì)已有技術(shù)中存在的問題，提供一種方法簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確度高、效果好的松軟煤層鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力的方法及其裝置。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的通過松軟煤層鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力的方法，包括在測(cè)定地點(diǎn)垂直于煤巷的幫壁上打一個(gè)直徑為120?150mm、深為6?IOm的鉆孔,將外端帶有高壓法蘭盤的長(zhǎng)為6?10m、Φ 114X 5mm的孔口管送入鉆孔內(nèi)，孔口管外露長(zhǎng)為200?300mm ；用水泥漿與水玻璃一起注入孔口管與煤孔之間的縫隙中，以固定孔口管，直至孔口管外不跑衆(zhòng)為止；待孔口管加固的水泥衆(zhòng)凝固8h后,用Φ75mm的鉆頭掃孔鉆進(jìn)6?IOm后停止，退出鉆桿，然后用注漿泵注水進(jìn)行孔口管耐壓試驗(yàn)，要求耐壓大于當(dāng)?shù)氐叵滤畨海蛪悍€(wěn)定時(shí)間不小于30min，耐壓試驗(yàn)達(dá)要求后方可鉆進(jìn)，不合格則重新注漿加固，重做耐壓試驗(yàn)，直至孔口管耐壓試驗(yàn)合格；孔口管耐壓試驗(yàn)合格后，用Φ75πιπι鉆頭順鉆孔向前打鉆，直至預(yù)定的深度；其特征在于，還包括如下步驟:[0005](I)在孔口管處將法蘭蓋與法蘭盤用螺栓連接緊固，通過法蘭蓋上的注漿閥門向鉆孔周圍的煤體注入A料B料兩種有機(jī)化學(xué)混和漿液，使松軟煤體形成固化帶，A料B料兩種有機(jī)化學(xué)混和漿液的注入量以將鉆孔周圍I?2m范圍內(nèi)的煤體的孔隙填滿固化為準(zhǔn)；
[0006](2)待A料B料兩種化學(xué)注漿液凝固后，用Φ75πιπι鉆頭掃孔鉆進(jìn)，超過注漿深度3?5m后停鉆，向鉆孔內(nèi)通入風(fēng)或水沖洗鉆孔中的煤屑，退出鉆桿；
[0007](3)將連接有瓦斯管和水管的膠囊封孔裝置后部用推桿逐段連接，從孔口管處逐漸推入鉆孔，直至進(jìn)入第一次打鉆深度位置；
[0008](4)將孔內(nèi)的瓦斯管和水管與法蘭蓋上的瓦斯管接頭和水管接頭連接，再將法蘭蓋與孔口管上的法蘭盤用螺栓連接緊固；
[0009](5)將手壓泵上的出水口與法蘭蓋上的水管接頭相連，向第一次打鉆深度位置處的膠囊中注入壓力水，壓力達(dá)到3?5MPa，使膠囊膨脹，預(yù)封住鉆孔；
[0010](6)再將法蘭蓋上的注漿閥門與高壓注漿泵相連，向鉆孔內(nèi)注入高壓水泥漿，壓力高于當(dāng)?shù)氐叵滤畨海?br> [0011](7)將壓力表與孔外法蘭蓋上的瓦斯管接頭相連，靜待瓦斯壓力上升，記錄每天的瓦斯壓力值，壓力值穩(wěn)定20天后，即可將壓力表拆除；
[0012](8)在壓力表拆除的過程中，仔細(xì)觀察瓦斯管中涌出的是氣體還是水，如果是氣體，則取最終穩(wěn)定値作為該孔有效瓦斯壓力值；若幾乎是水，且壓力較大，與當(dāng)?shù)氐叵滤畨合嘟?，表明該處煤層?nèi)含水，表明所測(cè)得的是地下水壓，則該孔的壓力測(cè)定數(shù)據(jù)無效；
[0013](9)在附近另打一鉆孔，重復(fù)上述過程，測(cè)定該煤層的瓦斯壓力；
[0014]若兩個(gè)鉆孔的壓力測(cè)定數(shù)據(jù)都有效，則取兩個(gè)有效數(shù)據(jù)中偏大的瓦斯壓力值為作為該煤層測(cè)定點(diǎn)的瓦斯壓力；
[0015]若兩個(gè)鉆孔中只有一個(gè)鉆孔的壓力測(cè)定數(shù)據(jù)有效，則取有效鉆孔測(cè)定的瓦斯壓力值作為該煤層測(cè)定點(diǎn)的瓦斯壓力；
[0016]若兩個(gè)鉆孔中的壓力測(cè)定數(shù)據(jù)均無效，則再在附近另打一鉆孔，重復(fù)上述過程，最終確定該煤層的瓦斯壓力。
[0017]有益效果:本發(fā)明松軟煤層鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力的方法，主要用于只有煤層巷道的條件下測(cè)定松軟煤層的瓦斯壓力。在測(cè)定前，先在松軟煤層中進(jìn)行注槳，固化煤層，然后進(jìn)行二次鉆孔，創(chuàng)造一個(gè)把膠囊封孔裝置送入煤層的條件。膠囊膨脹后，將膠囊封孔裝置前方的測(cè)壓室與煤層巷道隔開，通過孔口管上的法蘭蓋向膠囊封孔裝置后部的鉆孔注入高壓水泥漿，將封堵所有的裂隙通道，確保與測(cè)壓室相連的外部瓦斯壓力表上測(cè)定出的是煤層的真實(shí)壓力。的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)取得了很好的效果。向煤層深處的鉆孔送入膠囊封孔裝置后，注入高壓水泥漿，充填二次打鉆過程中形成的裂隙，保證測(cè)壓鉆孔及周圍的煤體不會(huì)漏氣；同時(shí)避免煤層中地下水壓對(duì)測(cè)壓結(jié)果產(chǎn)生影響。通過在松軟煤層中布置長(zhǎng)鉆孔，能夠測(cè)定50m以遠(yuǎn)測(cè)點(diǎn)的煤層瓦斯壓力，能夠減少因施工頂(底)板巖石測(cè)壓鉆場(chǎng)增加的巷道工程量。其方法簡(jiǎn)單，測(cè)量準(zhǔn)確度高，效果好，具有廣泛的實(shí)用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的松軟煤層鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力的系統(tǒng)布置圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的膠囊封孔裝置結(jié)構(gòu)圖。[0020]圖3為瓦斯壓力測(cè)定的工作流程圖。
[0021]圖中:1-堵頭一，2-膠囊，3-堵頭二，4-瓦斯管，5-注水管，6-推桿；7_孔口管；8-法蘭盤；9_法蘭蓋；10-瓦斯管接頭；11-水管接頭；12-注衆(zhòng)閥丨I。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0023]圖1所示，本發(fā)明的松軟煤層鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力的方法，先對(duì)煤層鉆孔周圍的煤體進(jìn)行過化學(xué)注漿固化，然后在固化的煤層中重新鉆孔，將膠囊封孔裝置置于煤層深處，注水膨脹封住鉆孔，膠囊封孔裝置里面鉆孔形成一個(gè)測(cè)壓室，用于與煤層內(nèi)的壓力氣體溝通。膠囊封孔裝置又與外部的孔口管及法蘭蓋構(gòu)成一個(gè)封閉空間，用于注入高壓水泥槳；通過凝固的水泥漿與膠囊封堵嚴(yán)密封堵鉆孔，確保瓦斯壓力測(cè)定準(zhǔn)確。本發(fā)明松軟煤層鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力的方法具體步驟如下:
[0024]第一步:在松軟煤層測(cè)定地點(diǎn)垂直于煤巷的幫壁上打一個(gè)直徑為120?150mm、深為6?IOm的鉆孔,將外端帶有高壓法蘭盤8的長(zhǎng)為6?10m、Φ 114 X 5mm的孔口管7送入鉆孔內(nèi)，孔口管7外露段長(zhǎng)為200?300mm ；
[0025]第二步:用水泥漿與水玻璃一起注入孔口管7與鉆孔之間的縫隙中，以固定孔口管7，直至孔口管外不跑漿為止；
[0026]第三步:待孔口管7加固的水泥漿凝固8h后，用Φ75πιπι的鉆頭掃孔鉆進(jìn)6?IOm后停止，退出鉆桿，然后用注漿泵注水進(jìn)行孔口管7的耐壓試驗(yàn)，要求耐壓大于當(dāng)?shù)氐叵滤畨海蛪悍€(wěn)定時(shí)間不小于30min，耐壓試驗(yàn)合格后方可鉆進(jìn)，不合格則重新注漿加固，重做耐壓試驗(yàn)，直至孔口管耐壓試驗(yàn)合格為止；
[0027]第四步:孔口管7耐壓試驗(yàn)合格后,用Φ75ι?πι鉆頭順鉆孔向前打鉆,直至預(yù)定深度；
[0028]第五步:在孔口管處將法蘭蓋9與法蘭盤8用螺栓連接緊固，通過法蘭蓋9上的注漿閥門12向鉆孔中注入A料B料兩種有機(jī)化學(xué)混和漿液，通過壓力滲入松軟煤體，使之形成固化帶，注入的壓力以A料B料兩種有機(jī)化學(xué)混和漿液將鉆孔周圍I?2m范圍內(nèi)的煤體的孔隙填滿固化為準(zhǔn)；
[0029]第六步:待A料B料兩種化學(xué)注漿液凝固后，用Φ75mm鉆頭掃孔鉆進(jìn)，超過第一次打鉆設(shè)定深度3?5m后停鉆，向鉆孔內(nèi)通入風(fēng)或水沖洗鉆孔中的煤屑，之后退出鉆桿；
[0030]第七步:將連接有瓦斯管4和注水管5的膠囊封孔裝置后部用推桿逐段連接，從孔口管7處逐漸推入鉆孔，直至進(jìn)到第一次打鉆深度位置；所述的膠囊封孔裝置包括堵頭一1、膠囊2、堵頭二 3、瓦斯管4、注水管5、推桿6、孔口管7及法蘭蓋9 ;堵頭一 1，膠囊2和堵頭二 3貫通瓦斯管4，瓦斯管4用于連通煤層測(cè)壓室與鉆孔外面的壓力表，以測(cè)定煤層的瓦斯壓力；堵頭二 3上連接注水管5，用于向膠囊封孔裝置注入壓力水，以使膠囊膨脹，預(yù)先封住鉆孔，如圖2所示；
[0031]第八步:將鉆孔內(nèi)的瓦斯管4和注水管5與法蘭蓋9上的瓦斯管接頭10和水管接頭11連接，再將法蘭蓋9與孔口管7上的法蘭盤8用螺栓連接緊固；
[0032]第九步:將手壓泵上的出水口與法蘭蓋9上的水管接頭11相連，向鉆孔內(nèi)的膠囊中注入壓力水，壓力水的壓力為3?5MPa，使膠囊膨脹，預(yù)封住鉆孔；這樣可以在注槳封孔后馬上將瓦斯管連接上壓力表，防止測(cè)壓室周圍的煤體內(nèi)瓦斯大量逸散，加快孔內(nèi)瓦斯壓力上升。
[0033]第十步:再將法蘭蓋9上的注漿閥門12與設(shè)在煤層巷道中的高壓注漿泵相連，向鉆孔內(nèi)注入高壓水泥漿，壓力高于當(dāng)?shù)氐叵滤畨?；以封堵鉆孔和二次打鉆過程中形成的裂隙，水泥漿凝固后，鉆孔主要靠水泥漿封住鉆孔；
[0034]第十一步:將壓力表與孔外法蘭蓋9上的瓦斯管接頭10相連，靜待瓦斯壓力上升，記錄每天的瓦斯壓力值，壓力值穩(wěn)定20天后，拆除壓力表；
[0035]第十二步:在壓力表拆除的過程中，仔細(xì)觀察瓦斯管中涌出的是氣體還是水，如果是氣體，則取壓力表最終穩(wěn)定値作為該孔有效瓦斯壓力值；若幾乎是水，且壓力較大，與當(dāng)?shù)氐叵滤畨合嘟砻髟撎幟簩觾?nèi)含水，表明壓力表所測(cè)得的是地下水壓，則該孔的壓力測(cè)定數(shù)據(jù)無效；
[0036]第十三步:在附近另打一鉆孔，重復(fù)上述過程，測(cè)定該煤層的瓦斯壓力；
[0037]若兩個(gè)鉆孔的壓力測(cè)定數(shù)據(jù)都有效，則取兩個(gè)有效數(shù)據(jù)中偏大的瓦斯壓力值為作為該煤層測(cè)定點(diǎn)的瓦斯壓力；
[0038]若兩個(gè)鉆孔中只有一個(gè)鉆孔的壓力測(cè)定數(shù)據(jù)有效，則取有效鉆孔測(cè)定的瓦斯壓力值作為該煤層測(cè)定點(diǎn)的瓦斯壓力；
[0039]若兩個(gè)鉆孔中的壓力測(cè)定數(shù)據(jù)均無效，則再在附近另打一鉆孔，重復(fù)上述過程，最終確定該煤層的瓦斯壓力。
【權(quán)利要求】
1.一種松軟煤層鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力的方法，包括在測(cè)定地點(diǎn)垂直于煤巷的幫壁上打一個(gè)直徑為120?150mm、深為6?IOm的鉆孔，將外端帶有高壓法蘭盤的長(zhǎng)為6?10m、Φ 114 X 5mm的孔口管送入鉆孔內(nèi)，孔口管外露長(zhǎng)為200?300mm ;用水泥漿與水玻璃一起注入孔口管與煤孔之間的縫隙中，以固定孔口管，直至孔口管外不跑漿為止；待孔口管加固的水泥衆(zhòng)凝固8h后,用Φ75ι?πι的鉆頭掃孔鉆進(jìn)6?IOm后停止,退出鉆桿,然后用注漿泵注水進(jìn)行孔口管耐壓試驗(yàn)，要求耐壓大于當(dāng)?shù)氐叵滤畨?，耐壓穩(wěn)定時(shí)間不小于30min，耐壓試驗(yàn)達(dá)要求后方可鉆進(jìn)，不合格則重新注漿加固，重做耐壓試驗(yàn)，直至孔口管耐壓試驗(yàn)合格；孔口管耐壓試驗(yàn)合格后，用Φ75πιπι鉆頭順鉆孔向前打鉆，直至預(yù)定的深度；其特征在于，還包括如下步驟: (1)在孔口管處將法蘭蓋與法蘭盤用螺栓連接緊固，通過法蘭蓋上的注漿閥門向鉆孔周圍的煤體注入A料B料兩種有機(jī)化學(xué)混和漿液，使松軟煤體形成固化帶，A料B料兩種有機(jī)化學(xué)混和漿液的注入量以將鉆孔周圍I?2m范圍內(nèi)的煤體的孔隙填滿固化為準(zhǔn)； (2)待A料B料兩種化學(xué)注漿液凝固后，用Φ75πιπι鉆頭掃孔鉆進(jìn)，超過第一次打鉆設(shè)定注漿深度3?5m后停鉆，向鉆孔內(nèi)通入風(fēng)或水沖洗鉆孔中的煤屑，退出鉆桿； (3)將連接有瓦斯管和水管的膠囊封孔裝置后部用推桿逐段連接，從孔口管處逐漸推入鉆孔，直至進(jìn)入第一次打鉆深度位置； (4)將孔內(nèi)的瓦斯管和水管與法蘭蓋上的瓦斯管接頭和水管接頭連接，再將法蘭蓋與孔口管上的法蘭盤用螺栓連接緊固； (5)將手壓泵上的出水口與法蘭蓋上的水管接頭相連，向第一次打鉆深度位置處的膠囊中注入壓力水，壓力達(dá)到3?5MPa，使膠囊膨脹，預(yù)封住鉆孔； (6)再將法蘭蓋上的注漿閥門與高壓注漿泵相連，向鉆孔內(nèi)注入高壓水泥漿，壓力高于當(dāng)?shù)氐叵滤畨海? (7)將壓力表與孔外法蘭蓋上的瓦斯管接頭相連，靜待瓦斯壓力上升，記錄每天的瓦斯壓力值，壓力值穩(wěn)定20天后，即可將壓力表拆除； (8)在壓力表拆除的過程中，仔細(xì)觀察瓦斯管中涌出的是氣體還是水，如果是氣體，則取最終穩(wěn)定値作為該孔有效瓦斯壓力值；若幾乎是水，且壓力較大，與當(dāng)?shù)氐叵滤畨合嘟?，表明該處煤層?nèi)含水，表明所測(cè)得的是地下水壓，則該孔的壓力測(cè)定數(shù)據(jù)無效； (9)在附近另打一鉆孔，重復(fù)上述過程，測(cè)定該煤層的瓦斯壓力； 若兩個(gè)鉆孔的壓力測(cè)定數(shù)據(jù)都有效，則取兩個(gè)有效數(shù)據(jù)中偏大的瓦斯壓力值為作為該煤層測(cè)定點(diǎn)的瓦斯壓力； 若兩個(gè)鉆孔中只有一個(gè)鉆孔的壓力測(cè)定數(shù)據(jù)有效，則取有效鉆孔測(cè)定的瓦斯壓力值作為該煤層測(cè)定點(diǎn)的瓦斯壓力； 若兩個(gè)鉆孔中的壓力測(cè)定數(shù)據(jù)均無效，則再在附近另打一鉆孔，重復(fù)上述過程，最終確定該煤層的瓦斯壓力。
【文檔編號(hào)】E21B47/06GK103742129SQ201310746007
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】唐俊, 陳裕佳, 張超杰, 蔣承林, 李曉偉, 徐樂華, 田世祥 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)