4.3煤层瓦斯压力测定

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。

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。

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。

煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法1. 引言1.1 概述本文旨在探讨煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法。

煤矿安全问题一直备受关注，其中一个重要的安全隐患就是瓦斯爆炸。

而准确测定井下煤层的瓦斯压力对矿工的生命和财产安全至关重要。

因此，本文将介绍一种可行且有效的直接测定方法，以帮助提高煤矿安全管理水平。

1.2 文章结构本文主要分为五个部分：引言、煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法、方法的优缺点分析、应用实例与案例分析以及结论。

在引言部分，我们将首先概述该主题并明确文章目标。

然后我们会逐步介绍井下瓦斯压力测定方法方面的相关信息，并解释仪器设备及工具准备情况。

再者，我们将详细阐述实际应用中需进行的测量步骤和方法。

最后我们将对该方法进行优缺点的分析，评估其可行性和适用性。

1.3 目的本文的目的是介绍一种可靠且有效的煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定方法，并分析其优缺点。

通过对该方法的详尽描述与分析，我们旨在为煤矿安全管理人员提供参考和指导，帮助他们更好地了解测量煤层瓦斯压力的过程和工具，从而能够采取相应措施来预防潜在的安全风险和事故发生。

随着科技的不断发展，新技术层出不穷，在结论部分我们还将展望该方法未来的发展并提出建议。

希望通过这篇文章能够激发更多关于直接测定方法相关方面的讨论和进一步研究，以不断提高对井下瓦斯压力进行准确测定的能力，并为改善矿场安全做出更大贡献。

2. 煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法2.1 瓦斯压力测定原理煤层瓦斯压力的直接测定方法是通过在煤矿井下进行现场实时监测来获取准确的瓦斯压力数据。

该方法根据物理学原理，利用特定的设备和工具进行测量。

首先，我们需要了解什么是瓦斯压力。

在煤矿井下，由于深埋地下以及岩层和周围环境的影响，煤层中会积聚一定数量的天然气（主要是甲烷），形成了一定的气体压力。

这个气体压力即为瓦斯压力。

测定瓦斯压力的原理是基于波动方程，通过将一个封闭容器引入到探测点，并且记录其内部气体状态变化来推断出压力水平。

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。

言煤层的瓦斯压力是矿井瓦斯基本参数之一，它对于确定煤层瓦斯含量、进行矿井瓦斯涌出治理，瓦斯抽放以及煤与瓦斯突出的防治等工作均具有十分重要的意义。

在治理矿井瓦斯的长期实践中，已探索出了许多井下煤层瓦斯压力的直接测定方法，在这些测定方法中，多数准确度高、易操作，但也有不少的测定方法其准确度低、可靠性差。

因此，有必要对煤层瓦斯压力的测定方法进行规范，并在此基础上制定煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定的行业标准。

本标准的制定以测定方法的可靠性为主，兼顾其可操作性及已使用的程度，同时考虑瓦斯压力测定的最新科研成果。

本标准遵循煤炭工业部颁布的《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出细则》等文件的有关规定。

本标准由煤炭工业部科技教育司提出。

本标准由煤矿安全标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：煤炭科学研究总院重庆分院。

本标准主要起草人：许英威、杜子健。

本标准委托煤矿安全标准化技术委员会煤矿瓦斯防治及设备分会负责解释。

中华人民共和国煤炭行业标准MT/T 638-1996 煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法1 范围本标准规定了煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力的原理、设备材料、仪表以及打钻、封孔、测压等工艺的要求。

本标准适用于煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力（简称瓦斯压力测定）。

2 引用标准下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

JJG52—71 工业用单圈管弹簧式压力表、真空表和真空压力表鉴定规程国家技术监督局防治煤与瓦斯突出细则 1995-05-01 煤炭工业部气瓶安全监察规程 1989-12-22 劳动部3 测定原理通过钻孔揭露煤层，安设测定仪表并密封钻孔，利用煤层中瓦斯的自然渗透原理测定在钻孔揭露处达到平衡的瓦斯压力。

4 方法分类4.1 按测压方式分4.1.1 主动测压法钻孔封完孔后，通过钻孔向被测煤层充入补偿气体达到瓦斯压力平衡而测定煤层瓦斯压力的测压方法。

瓦斯压力测定标准 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】[1]AQ 1047-2007—2007 煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法[S].煤层的瓦斯压力是矿井瓦斯基本参数之一，它对于确定煤层瓦斯含量，进行矿井瓦斯涌出治理，瓦斯抽放以及煤与瓦斯突出的防治等工作均具有十分重要的意义。

在治理矿井瓦斯的长期实践中，已探索出了许多井下煤层瓦斯压力的直接测定方法，在这些测定方法中，多数准确度高、易操作，但也有不少的测定方法其准确度低、可靠性差。

因此，有必要对煤层瓦斯压力的测定方法进行规范，并在此基础上制定煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定的行业标准。

本标准的制定以测定方法的可靠性为主，兼顾其可操作性及已使用的程度，同时考虑瓦斯压力测定的最新科研成果。

本标准遵循煤炭工业部颁布的《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出细则》等文件的有关规定。

本标准由煤炭工业部科技教育司提出。

本标准由煤矿安全标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：煤炭科学研究总院重庆分院。

本标准主要起草人：许英威、杜子健。

本标准委托煤矿安全标准化技术委员会煤矿瓦斯防治及设备分会负责解释。

1 范围本标准规定了煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力的原理、设备材料、仪表以及打钻、封孔、测压等工艺的要求。

本标准适用于煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力(简称瓦斯压力测定)。

2 引用标准下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

JJG 52—71 工业用单圈管弹簧式压力表、真空表和真空压力表检定规程国家技术监督局防治煤与瓦斯突出细则 1995—05—01 煤炭工业部气瓶安全监察规程 1989—12—22 劳动部3 测定原理通过钻孔揭露煤层，安设测定仪表并密封钻孔，利用煤层中瓦斯的自然渗透原理测定在钻孔揭露处达到平衡的瓦斯压力。

煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法1 范围本标准规定了煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力的原理、设备材料、仪表以及打钻、封孔、测压等工艺的要求。

本标准适用于煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力(简称瓦斯压力测定)。

2 引用标准下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

JJG 52—71 工业用单圈管弹簧式压力表、真空表和真空压力表检定规程国家技术监督局防治煤与瓦斯突出细则1995—05—01 煤炭工业部气瓶安全监察规程1989—12—22 劳动部3 测定原理通过钻孔揭露煤层，安设测定仪表并密封钻孔，利用煤层中瓦斯的自然渗透原理测定在钻孔揭露处达到平衡的瓦斯压力。

4 方法分类4．1 按测压方式分4．1．1 主动测压法钻孔封完孔后，通过钻孔向被测煤层充入补偿气体达到瓦斯压力平衡而测定煤层瓦斯压力的测压方法。

补偿气体可选用高压氮气(N2)，高压二氧化碳气体(CO2)或其他惰性气体。

补偿气体的充气压力应略高于预计煤层瓦斯压力。

4．1．2 被动测压法钻孔封完孔后，通过被测煤层瓦斯的自然渗透，达到瓦斯压力平衡而测定其瓦斯压力的测压方法。

4．2 按封孔材料分4．2．1 黄泥、水泥封孔测压法封孔材料为黄泥，水泥或黄泥水泥混合物，封孔方式为手工操作，主要适用于石门揭煤的瓦斯压力测定。

4．2．2 胶囊—密封粘液封孔测压法封孔材料为胶囊、密封粘液，封孔方式为手工操作。

适用于松软岩层或煤巷瓦斯压力测定。

4．2．3 注浆封孔测压法封孔材料为膨胀不收缩水泥浆加粘液，封孔方式为压气注浆器或泥浆泵注浆封孔。

适用于井下各种条件下的瓦斯压力测定，特别适用于近距离煤层群分煤层的瓦斯压力测定。

5 设备材料、仪表及工具5．1 钻孔设备：打钻孔用的钻机可根据实际情况选用，其能力必须应满足测压钻孔长度的要求，钻头直径选用φ650～90mm。