煤层瓦斯压力测定方法

《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。

煤层瓦斯基本参数测定方案二零一三年八月目录1 煤层瓦斯压力测定 (1)1。

1 测压操作步骤 (2)1.2 瓦斯压力测定结果 (3)2 煤层瓦斯含量测定 (3)2.1 测定方法及过程 (4)2。

2 煤层瓦斯含量测定结果 (5)3 煤层透气性系数测定 (7)3。

1 测定原理 (7)3。

2 测定方法 (8)3。

3煤层透气性系数计算结果 (9)4 钻孔瓦斯流量衰减系数的测定 (9)4.1 测定原理 (10)4.2 测定方法 (10)5 煤的破坏类型测定 (12)6 煤的坚固性系数测定 (12)6.1 仪器设备 (12)6。

2 煤样制取 (12)6。

3 测定步骤 (13)6。

4 数据计算 (13)7 瓦斯放散初速度测定 (14)7.1 仪器设备 (14)7.2 煤样制取 (14)7。

3 测定步骤 (14)7。

4 数据计算 (15)8 煤层瓦斯吸附常数测定 (15)8。

1 煤样制取 (16)8.2 测定步骤 (16)8.3 试验结果输出 (18)9 煤层瓦斯钻屑指标测定 (19)9。

1 钻屑量测定 (19)9.2 钻屑瓦斯解吸指标测定 (19)煤层瓦斯基本参数的测定主要包括煤层瓦斯压力、含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、煤的破坏类型、坚固性系数、放散初速度、瓦斯吸附常数、煤层瓦斯钻屑指标、钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯抽采参数的测定。

煤层瓦斯基本参数的测定，可以为矿井瓦斯防治和瓦斯抽采提供基础参数支持，同时可以指导瓦斯管理，采取有效的瓦斯治理安全技术措施，合理使用煤矿瓦斯治理的资源，减少瓦斯管理及治理费用的浪费，确保煤矿的安全生产。

1 煤层瓦斯压力测定煤层瓦斯压力测定的钻孔布置在岩石巷道内，均为穿层钻孔，封孔方式和测压方法严格执行《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》（AQ/T 1047—2007）的有关规定.采用注浆封孔测压法，封孔材料为水泥浆加速凝剂、膨胀剂等，利用压风将密封罐内的水泥浆注入钻孔内，测压方式为被动测压法，即钻孔封孔完成后,等待被测煤层瓦斯的自然渗透达到瓦斯压力平衡后，测定煤层瓦斯压力.首先在距被测煤层一定距离的岩巷内打孔，孔径一般取直径φ75mm以上，钻孔最好垂直煤层布置,成孔后在孔内安设测压管，然后对钻孔进行封孔(〉10m）；封孔后，安设压力表开始测压。

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。

巩义铁生沟煤业有限责任公司15采区二1煤层瓦斯基本参数测定技术方案编制单位：河南理工大学编制人：杨韶昆2013年09月28日技术方案会审表煤层瓦斯基本参数是煤层瓦斯储量计算、瓦斯涌出量预测、煤与瓦斯突出危险性预测、瓦斯抽放评价和煤矿瓦斯灾害综合治理的基础性参数。

巩义铁生沟煤业有限公司是一年产量120万吨的生产矿井。

根据河南省煤炭工业局“豫煤安[2006]251号”文件（2006年4月）批复，铁生沟煤矿瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井。

矿井15采区为新开接替采区，目前，15采区三条岩石下山巷道已掘进完成，为了采区安全生产，早期掌握该区瓦斯赋存情况，在揭煤前必须进行煤层瓦斯含量、压力及煤层透气性系数等基本参数的测定工作。

以期指导矿井安全生产工作，对采区揭煤和瓦斯抽放设计提供依据。

为提高瓦斯基本参数准确和精度，确保各项测定工作的顺利进行，特编制本方案。

一、取样钻孔兼测压孔布置按照煤炭行业标准MT/T638-1996中有关测压钻孔的要求，在具体选择测压孔位置时，应避开地质构造裂隙带、采动等影响范围，测压孔见煤点与地质构造裂隙带、采动影响范围至少要大于40m；同一地点设2个测压孔时，两个测压孔的见煤点的距离应大于20m。

根据以上要求并结合现有的巷道条件，本次测定取样工作安排在15采区上、下车场内，同一测点分别设置2个钻孔，下山联络巷内设置2个钻孔。

本次测定工作计划共布置6个取样钻孔，其中上下车场和中部联络巷内各设置1个测压孔。

开孔位置布置在距巷道底板高度1.6m处，开孔仰角在35°～45°，与巷道走向夹角为90°。

每个测点两测点相距20米以远。

由于采区内煤层厚度变化较大，为保证取样成功，决定在每个钻孔中根据不同深度分别取2个煤样。

取样位置在见煤1.5m和进入煤层3m处。

钻孔开孔平面位置图如图1、钻孔剖面图见图2所示。

钻孔布置参数见表1。

表1 钻孔布置参数表图2 钻孔布置剖面图以上6个钻孔见煤后，利用取芯钻，根据要求采取煤样，然后将煤样立即装入特制的煤样罐中进行密封，并利用瓦斯解吸仪在现场解吸测定瓦斯解吸量；然后密闭后送至实验室进行残余瓦斯含量的测定等瓦斯基本参数和工业分析。