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《井下直接法测定煤层瓦斯压力数值模拟研究及工程指导》篇一一、引言煤层瓦斯压力是煤与瓦斯共采资源的一项关键参数，直接影响到煤炭的安全开采和瓦斯资源的有效利用。
井下直接法作为测定煤层瓦斯压力的常用方法，其准确性和可靠性对于煤矿安全生产具有重要意义。
本文旨在通过数值模拟研究井下直接法测定煤层瓦斯压力的原理及方法，并探讨其在工程实践中的应用与指导。
二、井下直接法测定煤层瓦斯压力原理井下直接法测定煤层瓦斯压力，主要依据煤层中瓦斯气体的渗流特性，通过观测压力传感器数据，从而获得煤层瓦斯压力。
其基本原理包括气体状态方程、瓦斯在煤层中的流动规律等。
数值模拟能够更直观地反映这一过程，有助于我们深入理解井下直接法的原理和操作过程。
三、数值模拟研究（一）模型建立本文采用计算机模拟技术，建立了包含煤层、岩层及井筒等在内的三维地质模型。
该模型基于地质勘查资料和矿区实际条件，真实地反映了矿区的地质结构。
（二）数值模拟过程在模型中，我们设定了合理的瓦斯气体初始状态和流动规律，通过模拟瓦斯在煤层中的渗流过程，观测压力传感器的数据变化，从而得到煤层瓦斯压力的数值。
（三）结果分析模拟结果表明，井下直接法能够有效测定煤层瓦斯压力。
同时，我们分析了不同因素（如煤层厚度、瓦斯含量、井筒结构等）对测定结果的影响，为实际工程提供了理论依据。
四、工程实践应用与指导（一）工程实践应用井下直接法在实际工程中得到了广泛应用。
通过将模拟结果与实际观测数据对比，验证了该方法的有效性和准确性。
该方法具有操作简便、成本低廉等优点，能够为煤矿安全生产提供有力支持。
（二）工程指导根据数值模拟结果，我们可以为煤矿安全生产提供以下指导：1. 合理布置井筒和压力传感器，确保测量的准确性和可靠性；2. 结合地质勘查资料，分析煤层瓦斯压力的分布规律，为煤矿安全开采提供依据；3. 针对不同地质条件和煤层特性，制定相应的安全技术措施，确保煤矿生产安全；4. 通过实时监测煤层瓦斯压力的变化，预测瓦斯突出等灾害事故的发生，及时采取措施防止事故发生。
精确测定煤层瓦斯压力方法研究【摘要】几十年来, 国内外煤与瓦斯突出预测常用的方法有单项指标法、地质统计资料法和综合指标法等。
但这些方法都存在局限性,预测结果的可靠性、准确性和时效性远远不能满足矿井生产和安全管理的需要。
本文对此提出了新的测定煤层瓦斯压力方法，对于煤与瓦斯突出的危险性的对策有重要的意义。
【关键词】煤层;瓦斯;精确测定;方法0.引言中国广泛采用的测压工艺一般是在石门或岩巷中进行,通过岩柱向未开采的煤层施工测压钻孔,孔中放置测压管,将钻孔密封后在测压管一端安装压力表,经过一段时间的压力平衡就可以得出瓦斯压力值。
针对该测压工艺,国内外在煤层瓦斯压力测定方面已经得出了黄泥--水泥测压法、胶圈(囊)--压力黏液测压法、注浆测压法等不同的测压方法。
但这些方法只适用于不含水的煤岩层,含水、渗水的煤岩层的瓦斯压力的测定问题一直是煤层瓦斯压力测定的一个难题。
1.现行技术及存在问题分析由于煤岩层含有水,测压管中充满了水,水压过大时有可能损坏压力表,并且煤层瓦斯压力无法准确测定,所施工钻孔只能作废。
在井下,测压钻孔的成本是非常高的,一旦某个钻孔作废而无法测出该处煤层瓦斯压力,不仅浪费了大量人力、财力、时间等,更重要的是给瓦斯治理工作带来困难。
围绕煤层瓦斯测压过程中出现水压的问题,许多学者及专家在最近几年得出了几种方法,具体分析如下:①通过测压管的流量,运用伯努利方程结合模拟实验间接计算煤层瓦斯压力:此方法误差较大,只是模拟数据而没有经过实际应用检验,对现场工作只能起指导作用。
②深孔一次注水泥浆封孔:该工艺适用于岩壁裂隙较不发育、出水点少且位置距孔口比较浅的测压钻孔;同时,由于受测算注浆量精度及水泥与水比例的影响,准确封堵渗水裂隙比较困难。
③有机高分子化合物马丽散、聚氨酯等作为封孔材料,化学合成材料封孔,多见于国外煤矿煤层注水和瓦斯抽放孔的封孔技术,在国内的生产还处于初步发展阶段,质量不稳定,达不到预定的封孔效果,同时价格昂贵,经济上不合理。
煤层瓦斯压力快速测定关键技术摘要：煤层瓦斯压力测定的准确与否，直接影响指导瓦斯治理措施，为确保测压快速准确，必须要解决一个难题——如何快速、准确测定瓦斯压力。
关键词：煤层快速测压准确关键技术潘三矿是淮南矿业集团重点监管六对强突矿井之一，特别是矿井进入深部开采，瓦斯防治第一步是基础资料准确可靠的收集，只有数据详尽的瓦斯地质基础资料，才能做到有的放矢，实现安全技术经济一体化。
近些年来，在瓦斯压力测定上我们一方面积极探索，另一方面借鉴兄弟单位成功经验，大力开展瓦斯压力安全、准确、快速测定工作。
1 组织保障①矿成立以通风副总为组长的测压小组，通防科、抽排队、监控中心及通风区抽调相对固定的工程技术人员为成员，通防科作为测压责任主体，负责全程测压工作。
②通防科在测压孔施工前编制测压方案，经测压小组会审后严格执行，落实到现场。
③通防科排定测压跟班表，从打钻、封孔、压力表及在线安装全过程跟班。
同时有计划地排定矿井测压工作排队表，做到测压工作按计划开展。
2 技术保障2.1 巷道顶底板喷注浆测压前提是保证不漏气，为此我们做到了在施工上向测压孔区域对巷道围岩喷浆，并对巷道3m松动圈采用带压注浆，注浆压力最终达6mpa注入巷道松动圈范围，将巷道松动圈裂隙注实密闭。
施工下向测压孔时对巷道底板打眼6m注浆并打水泥地坪，为施工测压孔创造有利条件。
2.2 测压钻孔施工2.2.1 钻孔若穿过裂隙发育带或孔周渗水的，测压孔施工前，先按测压孔设计参数用ф113mm钻头施工注浆孔，钻孔钻进至距预计待测煤层法距2m时停钻，撤出钻杆，并详细准确记录钻孔深度。
2.2.2 钻孔施工完毕，进行全孔注浆封堵周边裂隙。
先下6分软管至孔底，孔口用1.5m长4分铁管与6分注浆软管连接，再并行下1.5m长4分铁管，然后孔口采用聚氨酯封堵长1m，孔口注、返浆铁管尽量靠近孔壁，以防影响再次施工钻孔。
钻孔按水灰比0.9～0.75︰1配比水泥浆，先注稀浆后注稠浆，下向孔采用分次注浆，注浆终压达6mpa关闭进浆闸阀即可。
煤层瓦斯压力的测定方法《煤矿安全规程》要求，为了预防石门揭穿煤层时发生突出事故，必须在揭穿突出煤层前，通过钻孔测定煤层的瓦斯压力，它是突出危险性预测的主要指标之一，又是选择石门局部防突措施的主要依据。
同时，用间接法测定煤层瓦斯含量，也必须知道煤层原始的瓦斯压力。
因此，测定煤层瓦斯压力是煤矿瓦斯管理和科研需要经常进行的一项工作。
测定煤层瓦斯压力时，通常是从石门或围岩钻场向煤层打孔径为50～75mm的钻孔，孔中放置测压管，将钻孔封闭后，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。
石门揭穿突出煤层前测定煤层瓦斯压力时，在工作面距煤层法线距离5m以外，至少打2个穿透煤层全厚或见煤深度不少于10m的钻孔。
测压的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。
1．填料封孔法填料封孔法是应用最广泛的一种测压封孔方法。
采用该法时，在打完钻孔后，先用水清洗钻孔，再向孔内放置带有压力表接头的测压管，管径约为6～8mm，长度不小于6m，最后用充填材料封孔。
图1-17为填料法封孔结构示意图。
图1-17 填料法封孔结构1—前端筛管；2—挡料圆盘；3—充填材料；4—木楔；5—测压管；6—压力表；7—钻孔为了防止测压管被堵塞，应在测压管前端焊接一段直径稍大于测压管的筛管或直接在测压管前端管壁打筛孔。
为了防止充填材料堵塞测压管的筛管，在测压管前端后部套焊一挡料圆盘。
测压管为紫铜管或细钢管，充填材料一般用水泥和砂子或粘土。
填料可用人工或压风送入钻孔。
为使钻孔密封可靠，每充填1m，送入一段木楔，用堵棒捣固。
人工封孔时，封孔深度一般不超过5m；用压气封孔时，借助喷射罐将水泥砂浆由孔底向孔口逐渐充满，其封孔深度可达10m以上。
为了提高填料的密封效果，可使用膨胀水泥。
填料法封孔的优点是不需要特殊装置，密封长度大，密封质量可靠，简便易行；缺点是人工封孔长度短，费时费力，且封孔后需等水泥基本凝固后，才能上压力表。
煤层瓦斯压力测定新技术
我国煤矿绝大多数是瓦斯矿井，瓦斯事故为煤矿生产中最严重的自然灾害之一。
准确测定煤层瓦斯压力对矿井瓦斯综合治理具有重要意义。
煤层瓦斯压力的测定有直接测定法和间接测定法，直接测定方法是在煤层中直接打钻测定瓦斯压力，间接测定法是通过测定煤层中的瓦斯含量，通过计算来确定煤层瓦斯压力。
标签：瓦斯压力；测定；新技术
1 直接法测定煤层瓦斯压力
煤层瓦斯压力直接测定法是采用从岩巷或煤巷向煤层打钻孔，通过往钻孔内下测压管来测定煤层瓦斯压力，封孔材料可以根据测压的需要和封孔段岩石的破碎程度和致密程度采用黄泥、水泥浆、胶圈或采用胶囊－压力黏液。
当封孔段岩层坚硬致密时一般采用水泥沙浆加入膨胀剂封孔，当封孔段岩性为泥岩或者有煤
线或者直接在煤层中打测压钻孔时一般采用胶囊－压力黏液封孔。
水泥浆的稀稠、是否存在颗粒对封闭是否严密有着直接影响，水泥浆过稀将导致凝固后存在较大的空间，测量室增大。
钻孔倾角变化将影响测量室长度的变化，测量室过长则封孔段长度将减小，在钻孔壁破碎的情况下必然封孔不严密，钻孔内的瓦斯在压力梯度的影响下将沿着裂隙向巷道涌出，在这种情况下，所测
定出来的瓦斯压力小于实际瓦斯压力值。
测定出来的压力是否为煤层实际瓦斯压力将取决于泡沫封孔段的长度与黏液段的长度和黏液的压力，当钻孔深度较长时，可以多设置几段黏液段，中间用泡沫封孔段隔开。
测定煤层瓦斯压力之前估计一个煤层瓦斯压力P1，黏液的压力P2可以通过连接在黏液管外面的注液泵来调节，在测定过程中始终保持P2＞P1，压力表稳定时所测得的压力即煤层的瓦斯压力。
这种封孔方法可以在岩层破碎段或煤线段通过注黏液来封堵钻孔内的裂隙，较采用水泥浆封孔所测得的瓦斯压力更接近煤层的实际瓦斯压力。
缺点在于当钻孔内破碎段较多或者煤线较多时，封孔工艺复杂并且黏液管始终连接着注液泵，设备浪费较大。
2 间接法测定煤层瓦斯压力
众所周知，瓦斯在煤体中呈现出两种状态，在渗透空间内的瓦斯主要呈自由状态，称为自由瓦斯或游离瓦斯，由于瓦斯分子的自由热运动，显示出相应的瓦斯压力，这种状态的瓦斯服从气体状态方程。
另一种在微孔内主要呈吸附状态存
在于微孔表面上和煤的粒子内部占据着煤分子结构的孔隙或煤分子之间的空间，这部分瓦斯称为吸附瓦斯。
在煤层中施工钻孔后，由于煤体瓦斯与外界大气之间存在压力差，煤体中的游离瓦斯将随着煤体的暴露逐渐解吸出来，直到煤体瓦斯与外界大气之间压力平衡。
此时，煤体内能解吸出来的瓦斯已经全部解吸出来，只剩下不能解吸的那部分瓦斯，在煤层瓦斯含量测定过程中，这部分瓦斯也叫残余瓦斯。
间接法测定煤层瓦斯压力就是通过测定煤层最大解吸瓦斯量，利用实验
室测定的煤样吸附常数来反算煤层瓦斯压力。
测定煤层瓦斯含量时，在煤巷掘进面向原始煤体打2个直径42mm的钻孔，钻孔深度大于10m，从第4m开始，每2m用德国产EL.KD_02型电容栅瓦斯解吸仪测定一次煤层瓦斯含量。
测量结束后在打钻地点取全断面煤层煤样送实验室
测定煤层瓦斯吸附常数，以便计算煤层的残余瓦斯含量。
直接法测定得到的煤层瓦斯压力与间接法测定的煤层瓦斯压力在数值上相差很小，误差完全在可以接受的范围内，因而在断层等构造不能采用直接法测定煤层瓦斯压力的地方，完全可以采用间接法来测定煤层的瓦斯压力。
并且，在同一地点也可以采用直接法与间接法相结合来测定煤层瓦斯压力，以保证所测定出来的瓦斯压力为真实准确的。
3 结论
（1）与直接法测定煤层瓦斯压力相比，间接法具有操作简单、不需要施工测压钻孔、材料浪费少等优点，尤其是不受断层、褶曲等地质构造的影响，可广
泛应用在探构造、揭石门等场所。
（2）与间接法测定煤层瓦斯压力相比，直接法具有不取样进行试验室测定、操作技术容易掌握等优点，但受地质构造的影响大，布孔以前需对附近的地质构
造进行考察。
（3）从测定结果看，直接法所测定得到的瓦斯压力普遍必间接法测定得到的瓦斯压力值小，原因在于采用直接法测定时瓦斯压力受封孔质量等的影响，但相差很小，误差在许可的范围内，在实际测定中可以同时采用这两种方法互相验
证，确保测得的瓦斯压力真实准确。
参考文献
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