煤层瓦斯压力测定新技术

中图分 类 号 ： Ｄ １ Ｔ ７２ 文 献标 志码 ： Ｄ
煤层 瓦斯 压 力 的高低 决 定 了煤层 是 否为 突 出煤
层 。 出煤 层要 采取 区域 防突措 施 ， 突 进行 瓦斯 预 抽 和 预抽 效果 检验 ， 因此要 对原 始 煤层 瓦斯 压 力 、 抽后 预 残 余 瓦斯 压力 进行 测 量 。
业 于 河 南 理 工 大 学 自动 化 专 业 ， 南 新义 煤 矿 助 理 工 程 师。 河
（ 稿 日期 ： ０ ０ ０ — ０ 收 ２ １— ５ ３ ）
正 常运行 状 态 中 ， 行参 数采 集 和 比对 ， 进 当发生
如 电压过 低等 情 况时 ， 时进 行故 障报 警 。 作 人员 实 操 确认 后 ， 照操 作 规程 迅 速 向上级 领导 报告 ， 时系 依 同
地 面数据 服务 器 。
数 据服 务 器 ： 现数 据 的接 收 、 储 ， 实 存 生成 连 续
曲线 ， 提供 数据 、 曲线 查询 、 打印等 。
集煤 矿利用 现有 的监控 系统平 台 ， 运用 压力 传感 器 ，
变人 工测量 为 自动 测量 ， 实现 瓦斯压 力在线 监测 。
３ 结
语
使 用 Ｐ Ｃ控 制 柜 进 行远 程 控制 以后 ， 以将 控 Ｌ 可
制与监测相结合 ， 代替现有监控分离的模式 ， 实现远 程 控制 与 就地控 制 相结 合 的控制 模式 ，这对 于 煤矿 主要 通 风设 备 的安 全操作 和 运行 是 十分 必要 的 。考
虑 到 通 风 机 在 矿 井 安 全 生 产 中具 有 非 常 重 要 的影
的变化 情 况 。
１ 传 统 煤 层 瓦斯 压 力测 量存 在 的 不足

高等学校科学研究资助项 目（ 编号 ： Ｊ０９ ） Ｎ １０ ３ 。
聚氨酯泡沫都
是 新 型材料 ， 用胶 囊 弹性 大 的特点 ， 之与孔 壁 全 利 使
王文才 （９３ ）男 ， １６一 ， 教授 ， 士 ， 士研究 生导师 ，１００内蒙 博 硕 ０４１
摘
要 准确测 定煤 层 瓦斯 压 力是煤 矿 瓦斯 综合 治￣ ｒ 的 关键 。分析 了煤 层 瓦斯 压 力直接 Ｅ： 作 －
测定的影响 因素 ， 如测点位置、 封孔材料和钻孔参数等 ， 对五虎山煤矿煤层的 瓦斯压力进行 了测定。 结果表明， 直接 法能较快地测定 出煤层的瓦斯压 力， 而且操作简单 ， 工方便 ， 施 测定成本较低 ， 值得
椎 。 关键 词 直接 法 煤 层 瓦斯 压 力 测定
煤 层 瓦斯压 力是 指 煤层 孔 隙 中所 含 的游 离瓦 斯 作 用 于孔 隙壁 的压 力 ， 它不 仅 决 定 着 煤 层 瓦 斯 含 量
斯 地质 单 元 的 瓦 斯 自成 一 系 ｊ 因此 瓦 斯 压 力 测 。
定地点应避开异常地质带 ， 选择具有代表性的地点 作为瓦斯压力测定点 。具体要求是 ： ①瓦斯压力测 定 点距 断层 、 隙 、 成 岩 以及 其 他地 质构 造带 的距 裂 火 离不得小于 １０ｍ； ０ ②应远离采空区， 这是 因为采空 区的存在会 造成煤层 瓦斯 的涌出而使 瓦斯 压力 降 低， 应在距采空区范围 ５ ０ｍ以外 ； 应考虑 瓦斯压 ③ 力 测定 钻孔 与周 边 巷 道 和 煤 层暴 露 面 的位 置 关 系 ，
力进行校正 ， 从而得到原煤的瓦斯压力。
１ 直 接 法 瓦 斯 压 力 的 测 定
直接法测定煤层瓦斯压力不仅 与钻孔工艺、 孔 的完整 性 和封孔 技 术 有 关 ， 与 钻 孔 的参 数 和 测 点 还

《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。

量大 于 ４ 。ｍｎ时就是 高瓦斯 矿井 ”平 沟煤矿 为 ０ｍ ／ ｉ ， 高 瓦斯 矿井 ， 因此在 矿 井通 风 合 理 的基 础上 必 须 加 强矿井 的瓦斯综 合抽 放 ， 以确保矿 井 的安 全生产 ， 这 就必须 对矿井各 煤层 的瓦斯 压力 、 瓦斯含量 、 煤层 的 透气性 系数等 瓦斯 抽放 参 数 进行 准 确 地测 定 ， 在 并
（ ．Ｍｉｉ ｎ ｉ ｅｉ ｏｅｅ Ｉｎｒ ｎ ｏａＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃ ｎｅａｄＴ ｃｎｌ ｙ Ｂ ｏ ｕ０４ １ ，Ｃ ｉａ １ ｎｎ Ｅ ｇｎ ｒ ｇＣｌ ｇ ， ｎ ｅ Ｍｏｇｌ ｎｖ ｓｙ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ａｔ １００ ｈｎ ； ｇ ｅ ｎ ｌ ｉ ｅ ｉ Ｓ ｅ ｏ ｏ
Ｐｒ ｃ ｉｅ ｏ ｓ Ｐｒ ｓ ｕ ｅ Ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ａ ａ ａ ｔ ｆＧａ ｅ ｓ ｒ ａ ｕ ｅ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆ ｒＣｏ ｌ ｃ Ｓｅ ｍ
ＺＨＡＮＧ ｉ Ｆｅ ，ＺＨＯＵ ａ ｃ ｕ ＇ Ｌｉｎ．ｈ ｎ。
，
ＷＡ ｏ ｇ Ｗｔ ，Ｐ Ｎ ｏ ｇ ｑａ Ｕ Ｊａ ．ｉｇ ，Ｓ Ｎ ｏ １ ＮＧ Ｈ ｎ — ｉ Ａ Ｙ ｎ ．ｉｎ ，Ｓ Ｎ ｉｎ １ Ｕ Ｂａ ． ｉ ｎ ｅ
律、 煤层瓦斯含量系数 曲线等 ， 通过计算 ， 推测 出该 地点 的瓦斯压 力 。后 者是用钻 机 向预定测量 煤层 瓦 斯压力的地点钻一个孔 ， 然后在钻孔 中放入测压装 置， 再将 钻孔严 密封闭堵 塞 ， 过与测 压管相 连 的压 通
力 表来测 得瓦斯 压力 。 １ 问题 的提 出
ｄ ｔｒ ｉ ａｉｎ ｂ ａ ｒ ｓｕ ｅｇ ａ ｉｎ ｒ ｓｔ ｒ ｖｄ ａ ｉ ｆｒｔｅ ｓ ｌ ｃｉｎ ｏ ｅ ｒ ｔ ｎ ｌ ａ ｒ ｉ ａ ｅ ｍｅｈ ｄ ｅ ｅ ｎ ｔ ｙ ｇ ｓｐ ｅ ｓ ｒ ｒ ｄ ｅ ｔ ｅ ｐ ｏ ｉ ｅ ａ ｂ ｓｓ ｏ ｅｅ ｔ ｆ ｈ ａｉ ａ ｓｄ ａｎ ｇ ｔｏ ； ｍ ｏ ｔｍ ｏ ｈ ｏ ｔ ｏ ｇ Ｃ ｎ ｒ ｌ ｈ ａ ｎ ｕ ｐ ｒｃ ｒ ｅｓ ｅ ｅ ｔ ｅｙ，ａ ｄ ｅ ｓ ｒ ｈ ａｅｙ ｏ ｒ ｄ ｃｉｎ ａ ｏ ｋ ｎ ａ ｅ ｏ ｔ ｅ ｇ ｓ ｉ ｐ ｅ ｏｎ ｒ ｆ ｃｉ ｌ ｏ ｔ ｖ ｎ ｎ ｕ ｅ ｔ ｅ ｓ ｆ ｔ ｆｐ ｏ ｕ ｔ ｔｗ ｒ ｉ ｇ ｆ ｃ ． ｏ

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。

4.瓦斯压力测定工艺
▪ 胶囊-密封粘液封孔测压法封孔步骤
组装好封孔器并放入预计的封孔深度，在孔口安装好阻 退楔，连接好封孔器与密封粘液罐、压力水罐，装上各 种控制阀，安装好压力表
启动压力水罐开关向胶囊充压力水，待胶囊膨胀封住钻 孔后开启密封粘液罐往钻孔的密封段注入密封粘液，密 封粘液的压力应略高于煤层预计的瓦斯压力
煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定方法
.2.15
主要内容
1.概述
▪ MT/T 638-1996 在观测中发现瓦斯压力值变化较大应增加观测次数 煤矿井下煤层瓦斯压力的 直接测定方法 被动测压法时，则视煤层的瓦斯压力及透气性大小的不同，需30天以上
在观测中发现瓦斯压力值变化较大应增加观测次数 测定邻近煤层的瓦斯压力或煤层群分层测压应采用注浆封孔测压法
不收缩水泥的使用量， 在观测中发现瓦斯压力值变化较大应增加观测次数 按一定比例配好封孔水 胶囊-密封粘液封孔测定本煤层瓦斯压力的封孔深度应不小于10m 本 测煤定层邻测 近压 煤孔 层封 的泥泥孔 瓦应 斯浆 浆保 压证力， 泵其 或测 煤用 一压 层室 群压 次长 分不 层气 连小 测注 续于 压应1.浆 将采用器封注浆或孔封孔测压法
选择瓦斯压力测定地点应保证有足够的封孔深 度
瓦斯压力测定地点宜选择在进风系统，行人少 且便于安设保护栅栏的地方
4.瓦斯压力测定工艺
▪ 测定方法的选择
测压处岩石坚硬、少裂隙，可采用黄泥水泥封孔测 压法
在松软岩层及煤巷中测定煤层的瓦斯压力时：
钻孔长度≤15m时采用胶囊-密封粘液封孔测压法 钻孔长度>15m时应采用注浆封孔测压法
黄泥水泥封孔测压法的封孔深度应不小于5m 胶囊-密封粘液封孔测定本煤层瓦斯压力的封孔深度应

１ 引言
煤 矿 生 产 面 临 着 许 多 问 题 ， 如 安 全 比 设施 不 完 善 、 械 化 程 度 低 、 术 水 平 低 、 机 技 从 业 人 员 素 质 低 ， 是 长 期 困扰 我 矿 生 产 这 的 主要 难 题 ， 制 约 我 矿安 全 生 产 的 主要 是 障 碍 ， 是 煤 矿 行 业 存 在 的基 本 现 状 。 也 总 体 上 来 看 ， 矿 生 产 正 走 着 一 条 高 煤 投 入 、 耗 能 、 产 出 、 回 报 的 粗 放 型 的 高 低 低 经 济 增 长 路 线 ， 矿 安 全 问题 成 为 构 建 社 煤 会 主 义 和谐 社 会 的 极 大 障 碍 ， 政 府 在 新 是 的 行 政 过 程 中 亟 待 解 决 的 问题 。 矿 是 煤 我 与 瓦 斯 突 出矿 井 ， 斯 事 故 为煤 矿 生 产 中 瓦 最 严 重 的 自然 灾 害 之 一 。 以 准 确 测 定 煤 所 层 瓦 斯 压 力对 我 矿 瓦 斯 综 合 治理 具 有 重 要
深度线性增加 ， 斯压力也随着增加 。 瓦 （） 地 应 力 增 高 的 地 质 构 造 带 ， 层 ２在 煤 瓦斯 压 力 增高 。 地 质 构造 带 ， 在 由于 受 到构 造 应 力 的 作 用 ， 体 中有 的孔 隙 和 裂 隙 变 煤 窄 ， 至 闭合 ， 样 一方 面 堵 塞 了 瓦斯 流 动 甚 这 的通 道 ， 一 方 面 使 其 中 的 瓦 斯继 续 受 压 另 缩 ， 而 形 成 了局 部 瓦 斯 压 力增 高 地 带 。 从 泥 浆 泵 注 浆 封 孔 ， 孔材 料 选 用 膨 胀 不 收 封
体 内现 存 的瓦 斯 压 力 ” 。 ３ ２ 与煤层 瓦斯 压力相 关 的 因素 ． 煤 层 瓦斯 压 力 大 小 取 决 于 该 处 总 的地 应 力的 大 小 ， 要 与 “ 层 埋 藏深 度” “ 主 煤 和 地 质构 造 ” 方面 因素 有关 ： 两 （ ） 正 常地 质 条 件 下 ， 层 瓦斯 压 力 Ｉ在 煤 随煤层埋藏深度的增加而 呈线性增加 。 在

煤 层 瓦斯 压 力快 速 测 定 关键 技 术
潘怀义 李军舰 （ 淮 南 矿 业（ 集 团 ） 有限 责 任 公 司 ）
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 必须排 尽 孔 内积 存 的水 、 渣， 并 对测压 管 路 系 统进 行 通 畅 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 性 与气 密性检 查 ， 钻 孔封至 待 测煤层 见煤点 。
①矿成立以通风副总为组长的测压小组，通防科、 抽
② 通防科 在 测压 孔 施工 前编 制测 压 方案 ， 经 测压小 组 制水 泥 浆 ， 并添 加 适 量 快速 凝 结 剂 ， 用 电动注 浆泵 注 入 孔 会 审后严 格执 行 ， 落 实到现 场。 返 浆 后关 闭返 浆管 闸 阀 ， 间歇 性地 继续 注 浆 ， 注 浆终 压 ⑧ 通防科排定测压跟班表 ， 从打钻、 封孔、 压力表及在 内 ，
线安装 全过 程跟 班。同时 有计 划地排 定矿 井测压 工作 排 队 达 ６ ＭＰ ａ后结 束注 浆。
２ ． ３ ． ４ 注 浆封 孔 结束 ， 应凝固 ２ ４ ｈ后进 行压 力 表 及在 表， 做 到测压 工作 按计 划开 展 。 线 装 置的安 装 ， 压 力表 装 置现 场安 装前 必须在 地 面做 好气 ２ 技 术保 障 密性试 验。 ２ ． １巷 道顶 底板 喷注 浆 ２ 。 ４ 测 压 工 艺 测压 前 提是 保证 不 漏气 ， 为 此我们 做 到 了在 施 工上 向 ２ ． ４ ． １ 采用 主动 测压 时 ，开始 测压 时 向孔内充入 补 偿 测压 孔 区域 对巷 道 囤岩 喷浆 ， 并 对巷 道 ３ ｍ 松 动 圈采 用 带 ． ５ 压注 浆 ，注 浆压 力最 终达 ６ Ｍｐ ａ注入 巷 道松 动 圈范 围 ， 将 气体 ，补 偿 气 体 的充 气 压 力 为预 计 煤 层 瓦斯 压 力 的 ０ 倍。 巷 道松 动 圈裂隙注 实密 闭。施工 下 向测压 孔时 对巷 道底板 ２ ． ４ ＿ ２ 煤 岩层 赋 水地 点 测压 装 置应 安 设气 水 分 离器 ， 打眼 ６ ｍ 注 浆 并 打水 泥 地 坪 ，为 施 工 测压 孔 创 造 有 利 条 并在 气水 分离器 与测压 气 室 间设置 高压 闸 阀 ， 实现 在 隔离 件。

ｉ 压方法主要有 固体材料封孔测压法 、 贝 ４ 胶圈粘 液封孔测压法和胶囊粘液封孔测压法 ， 固体材料封
孔 测 压法 又 分为 ： 土 封孔 和注 浆 封孔 。粘 土封孔 粘 法 简 便 易行 ， 果 认 真 细致 操 作 ， 以测 得 较 高压 如 可 力 ， 孔后 即可 上压 力 表 ， 封 不需 等 待 固化 时间 ， 是 但
收稿 日期 ：０ １ ０ — ２ ２ １－ ４ １
保证测压气室长不小于 １ ．ｍ。 ５
基金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目（０ ７ ０７ ； ５ ８４ ７ ）山西省 自然科学基＂ ２ ０ ０ １２ — ） ￣（ ０ ９ １ ０７ ２
作者简 介： 文青 （９ ６ ） 男 ， 贾 １６ 一 ， 山西长治人 ， 大学本科 ， 师 ， 讲 从事工程力学方 面的教学与研究工作 。
山西煤炭 Ｓ ＮＸＩ ＯＡＬ ＨＡ Ｃ
第３１ 第１ 期 卷 ０
文 章编 号 ：６ ２ ５ ５ （０ １１ — ０ ２ ０ １７ — ０ ０ ２ １ ）０ ０ ２ — ４
煤层瓦斯压力的测定及其分析
贾文青 ， 中华 ， 刘 胡耀青 常 宗旭 。 ，
（． １ 太原理工大学 阳泉学院 ， 山西 阳泉 ０ ５ ０ ；． ４０ ０ ） ３ ０ ４ 太原 ００ ２ ； ３ ０ ４ ３太原理工大学 机械工程学 院， ． 山西
度 应 不小 于 １ 注浆 封 孔测压 法 的封孔 深度 不 小 ０ ｍ； 于 １ ； ２３ 应尽 可 能加 长测 压钻 孔 的封 孔深 度 。并 且 １ ＂ １
封孔管不能回收 ， 费工费时（ 一般 ４人 ～ 人封一个 ５
孔需要 ２ ～ ｈ ， ｈ ４ ）体力劳动强度较大 ， 这种方法适宜
量 、 斯涌 出 、 斯流 动 、 斯抽 放 与瓦 斯 突 出问题 瓦 瓦 瓦

附录 A煤层瓦斯压力测定方法附录 A煤层瓦斯压力测定方法A.0.1煤层瓦斯压力的测定方法按测压方式，即：测压时是否向测压孔内注入补偿气体，可分为主动测压法和被动测压法；按测压钻孔封孔的材料不同可分为胶囊（胶圏）—密封粘液封孔测压法和注浆封孔测压法。

A.0.2打设测压孔应遵守下列规定：1在距测压煤层不少于 5m（垂距）的开挖工作面钻孔，孔径一般宜为 65～ 95mm，钻孔长度应保证测压所需的封孔深度。

2钻孔宜垂直煤层布置。

3从钻孔进入煤层开始，应不停钻直至贯穿煤层。

然后清除孔内积水和煤（岩）屑，放入一根钢性导气管，立即进行封孔。

4在钻孔施工中应准确记录钻孔方位、倾角、长度、钻孔开始见煤长度及钻孔在煤层中长度、钻孔开钻时间、见煤时间及钻毕时间。

A.0.3测压钻孔施工完后应在24h 内完成钻孔的封孔工作，应在完成封孔工作24h 后进行测定工作。

A.0.4采用主动测压时，只在第一次测定时向测压钻孔充入补偿气体，补偿气体的充气压力宜为预计的煤层瓦斯压力的 1.5 倍；采用被动测压法时，不进行气体补偿。

A.0.5采用环形胶圈、黏液或水泥砂浆等封孔测压时，可按下列步骤进行：1在钻孔内插入带有压力表接头的紫铜管，管径为6~20mm，长度不小于 7 m。

岩石硬而无裂隙时封孔长度不宜小于5m，岩石松软或裂隙发育时应增加。

2将经炮泥机挤压成型的特制柱状炮泥送入孔内，柱状翻土末端距紫铜管末端0.2~0.5m，每次送入 0.3~0.5m，用堵棍捣实。

3 每堵 lm 黏土柱打入 1 个木塞，木塞直径小于钻孔直径10~15mm。

打入木塞时应—69—附录 A煤层瓦斯压力测定方法保护好紫铜管，防止折断。

A.0.6观测与测定结果的确定应符合下列规定：1 采用主动测压法时应每天观测一次测定压力表，采用被动测压法应至少3d 观测一次测定压力表。

2将观测结果绘制在以时间（d）为横坐标、瓦斯压力（MPa)为纵坐标的坐标图上，当观测时间达到规定时，如压力变化在 3d 内小于 0.015MPa，测压工作即可结束；否则，应延长测压时间。

给封 孔胶 囊 安装 造 成 困 难 ， 或 者 导致 封孔 不 严 而 造 成封 孑 Ｌ 黏液 的轴 向泄 漏 。
３ 瓦 斯 压 力 测 定
３ ． １ 测 压 仪 工 作 原 理 及 组 成
力 值低 于煤 层 真实 的瓦斯 压 力 。为 了快 速准 确测 定
煤 层真 实 的瓦斯 压 力 ， 对 瓦斯 压 力 测 定 技 术 进 行 了 改 进 。将测 压钻 孑 Ｌ 一次成孔改为二次成孔 ， 即一 次
２ ０ １ ３年第 １ 期
中 州 煤炭

总第 ２ ０ ５期
主 动 式 煤 层 瓦 斯 压 力 测 定 技 术 改 进
徐 龙仓 ， 李鸿宽
（ 河 南 煤 业 化 工 集 团 鹤 煤 公 司 工 程技 术 研 究 中 心 ， 河 南 鹤壁 ４ ５ ８ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 为 了准 确 测 定 煤 层 真 实 的瓦 斯 压 力 ， 对 主 动 式煤 层 瓦 斯 压 力 测 定 技 术 进 行 了改 进 ， 由过 去 测 压 钻 孔 一 次 成 孔 改 为 注 浆 后 二次 成 孔 。 现 场 应 用 表 明 ， 测 压 钻 孔 二 次 成 孔 技 术 提 高 了测 压 结 果 的准 确 性 和 可 靠 性 ， 缩 短 了测定 时 间 ， 为煤 层 瓦 斯 压 力 的快 速 准 确 测定 提 供 了 良好 的技 术 支 持 。
泥用 量 的 ４ ％ 。用 注浆 泵将 钻 孔 内 的泥 浆 压力 加 至 ４ ． ０ ＭＰ ａ ， 一 次 连 续 将 封 孔 水 泥 浆 注 入 钻 孔 内 。在 高压 作用 下 水 泥浆 黏 液 渗 入 钻孔 周 边 裂 隙 ， 严 密 封 闭钻 孔周 边 的裂 隙 。
（ ２ ） 二次 成 孔 。待 钻 孔 水 泥 浆 固结 ２ ４ ｈ后 ， 重

煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法煤层瓦斯压力是煤矿安全生产中的重要参数之一，其直接测定方法主要包括钻孔法和动态瓦斯捕放法两种。

本文将介绍这两种方法的原理、操作步骤及其优劣势。

一、钻孔法1. 原理钻孔法是通过在井下钻取孔眼，直接测定孔眼处的瓦斯压力来推断煤层瓦斯压力的方法。

该方法适用于煤层瓦斯压力较强或非均一分布的情况。

2. 操作步骤（1）选取钻孔位置：应根据地质条件及煤层瓦斯分布情况，选择代表性的可靠钻孔位置。

（2）安装钻具：根据钻孔深度，确定合适的钻具，安装好钻头、钻杆和冲洗管等工具。

（3）钻孔取芯：在钻孔过程中，定期进行取芯，取得煤、岩样品，并记录取芯深度。

（4）安装瓦斯取样管：当钻孔达到预定深度时，安装瓦斯取样管，并在取样管内连接好瓦斯采集器。

（5）取瓦斯样品：打开瓦斯采集器，让其吸收孔眼处的瓦斯，等到稳定后，记录瓦斯压力值。

3. 优缺点钻孔法的优点是测量结果精确、数据可靠，缺点是采样周期比较长，操作较为复杂，且采样位置有限，可能无法准确了解煤层瓦斯分布情况。

二、动态瓦斯捕放法1. 原理动态瓦斯捕放法是通过在井下进行直接瓦斯流量测定，来推断煤层瓦斯压力的方法。

如果设定好了固定的捕放压力差和流量差，就可以直接测量瓦斯流量来得到煤层瓦斯压力。

该方法适用于煤层瓦斯压力较低及煤层瓦斯均匀分布的情况。

2. 操作步骤（1）选取测点：根据地质条件及煤层瓦斯分布情况，选取代表性的井下瓦斯测点。

（2）安装瓦斯流量计：在瓦斯测点上安装好流量计，并连接好与流量计相对应的调节阀门，将瓦斯流向流量计。

（3）调节流量：打开调节阀门，调节流量差至设定值，记录两侧的气压差。

（4）测量瓦斯流量：在设定的流量差下，测量瓦斯流量。

（5）记录实验数据：记录瓦斯流量、温度、压力差和测点深度。

3. 优缺点动态瓦斯捕放法的优点是操作简单、测量周期短，能够测量大范围内的瓦斯压力，具有较好的适应性和灵活性。

但是，其结果有一定误差，需要结合其它技术方法共同应用。

术原 理如 下 ：
固体 一粘 液封孑 两大类 。 Ｌ 固体封 孑法 中， 土封 孔 Ｌ 粘
测 定瓦 斯压力 技术 耗 时费力 、瓦斯 压力 上 升 的速
首先 开孑 固定孔 口管 ，开孑 长度 应超 过要 穿 Ｌ Ｌ
越 的松软 煤 层底 板 １ ～ ． ｍ，然后 下孔 口管 ， ． １ ５ ８ 孔
原 先 研 究 的煤 层 瓦 斯 压 力 快 速 测 定 技 术 的基 础 上 ，对煤 层瓦 斯压 力测定 技 术及工 艺加 以改 进 与
创新 ， 决 了这一 难题 。 解
穿煤层测压方面不太适合。传统的固体 一 粘液封 孔方 法基本 上相 似 ，最具代 表性 的就 是胶囊 粘 液
封孔 器 ， 在理论 上 这种方 法是 相 当完 美 的 ， 以 其 可
岩性 比较 好 的情 况 下测得 瓦斯 压力 ，但两 个煤 层 之 问 的岩 层裂 隙 比较 发育 时 ，测 压效 果就 无法保
证 了 ， 以用单 胶囊封这种测压 孔成功率也很低 ｌ 所 ２ ］ 。 从 准确度 、 间及经 济方 面考虑 ， 时 固体 封孑 法用 在 Ｌ
准确 并快 速 的测定 特定煤 层 的瓦斯 压力 ，我 们在
然 封孔速 度上 去 了 ，但水 泥砂 浆封孔 法存 在 的其 它 问题 此种方 法也 同样存 在 ，成功 率也 不能得 到 相 应 的保 证 ；单胶 囊封孑 的方 法可 以在 两煤层 间 Ｌ
０ 引 言
随着科 学 的进 步煤 层瓦 斯压 力测 定技 术也 得 到 了长 足发展 ，但 在穿 过煤 层测定 瓦斯 压 力方 面 仍 有没有 解决 的 问题 。 煤矿 开采 深度 逐步增 加 ， 开 采条件 的进一 步复 杂 ，为 了预先测 得煤 层 的瓦 斯 压力 ，越 来越 多 的地点需 要 穿过其 它煤 层快 速 测 定 煤层 瓦斯压 力 。为 了在 穿过 其它 煤层 的条 件下

任务二 煤层瓦斯压力及其测定【主要内容】一、煤层瓦斯压力及其分布规律 二、煤层瓦斯压力测定原理 二、煤层瓦斯压力测定方法四、瓦斯压力测定要求与数据处理五、实训与操作-钻机施工钻孔测定瓦斯压力《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工作需要经常进行的一项内容。

一、 煤层瓦斯压力及其分布规律煤层瓦斯压力是煤层裂隙和孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的作用力。

其单位是MPa(兆帕)。

它是煤层裂隙和孔隙内游离瓦斯热运动的结果。

根据大量的测定结果表明，在甲烷带内，煤层的瓦斯压力随深度的增加而增加，多数煤层呈线性增加，可以按下式预测深部煤层的瓦斯压力：)(00H H m p p -+= （1-2-1）式中 P ——在深度H 处的瓦斯压力，MPa ；P 0——瓦斯风化带H 0深度的瓦斯压力，MPa ，一般取0.15～0.2，预测瓦斯压力时可取0.196；H 0——瓦斯风化带的深度，m ； H ——煤层距地表的垂直深度，m ；m ——瓦斯压力梯度，MPa/m 。

可由下式计算：101=H H P P m —— （1-2-2）式中 P 1——实测瓦斯压力，MPa ；H 1——测瓦斯压力P 1地点的垂深，m 。

实际应用时，m 一般取为0.01±0.005。

煤层瓦斯的压力应该实际测量。

根据我国各煤矿瓦斯压力随深度变化的实测数据，瓦斯压力梯度m 一般在0.007～0.012 MPa/m ，而瓦斯风化带的深度则在几米至几百米之间。

表1-2-1是我国部分矿井的煤层瓦斯压力和瓦斯压力梯度实测值。

表1-2-1 我国部分矿井的煤层瓦斯压力和瓦斯压力梯度实测值对于一个生产矿井，应该注意积累和充分利用已有的实测数据，总结出适合本矿的基本规律，为深水平的瓦斯压力预测和开采服务。

二次封孔
瓦斯抽采浓度下降到30%时，利用压缩 气源将微细膨胀粉料喷入煤层钻孔内，渗入 煤层裂隙区域，堵塞裂隙，浓度上升。
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连接抽放管路
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三、二次封孔技术
矿用手动注浆泵
赛瑞封孔材料
固化倍数：4～10倍 反应时间：50～180s可控
具有自主知识产权的封孔设备和材料
三、二次封孔技术
粉料输送机 具有自主知识产权的封孔设备和材料
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二 三 ○ 二 二
巷
二 三 ○ 二 三
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东风井材料库(南)巷
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设 计 停 采 线 二二 三三 ○○ 一一 一五 巷巷
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上庄进风立井 535
C 回风络联巷
机尾硐室
21# 变电所 东回风大巷 撤架通道（留作辅助回风大巷）
23065巷 1#
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23061巷
东 二 辅 助 运 输 巷
2306辅撤架通道
东 二 皮 带 巷 541.667
2°36'29"
544.020 1#
545.512 1°39'19"
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