顺煤层精确测瓦斯压力法

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。

《顺层瓦斯抽采钻孔负压定点连续测定技术研究》篇一一、引言随着煤炭资源的开采和利用，瓦斯灾害已成为煤矿安全生产的重要问题之一。

顺层瓦斯抽采技术是预防瓦斯灾害、提高煤矿生产安全性的重要手段。

然而，顺层瓦斯抽采钻孔的负压测量对于保证抽采效果、评估瓦斯抽采系统性能具有重要作用。

因此，本文旨在研究顺层瓦斯抽采钻孔负压定点连续测定技术，以提高瓦斯抽采的效率和安全性。

二、顺层瓦斯抽采钻孔概述顺层瓦斯抽采钻孔是指沿煤层层面进行的瓦斯抽采钻孔，其特点是可以直接深入到煤层中，有效控制瓦斯释放，提高抽采效果。

然而，在实际操作中，由于地质条件和钻孔工艺的限制，瓦斯抽采过程中会出现负压波动等问题，导致抽采效果不稳定。

因此，对顺层瓦斯抽采钻孔负压的准确测量显得尤为重要。

三、负压定点连续测定技术原理负压定点连续测定技术是通过在顺层瓦斯抽采钻孔中设置测点，利用压力传感器等设备对负压进行实时监测和连续记录。

该技术原理基于流体动力学和压力传感器技术，可以实时监测瓦斯抽采过程中的负压变化，为后续的瓦斯抽采优化提供依据。

四、技术应用与实现（一）测点布置在顺层瓦斯抽采钻孔中布置测点时，需考虑地质条件、钻孔深度、煤层厚度等因素。

测点应均匀分布在钻孔中，以保证对负压的全面监测。

同时，测点的数量和位置应根据实际情况进行调整，以获得最佳的测量效果。

（二）设备选型与安装选择合适的压力传感器和监测设备是保证测量准确性的关键。

应选择具有高精度、高稳定性的设备，并确保设备安装牢固、接线良好。

此外，还需考虑设备的防水、防尘等性能，以保证在恶劣的煤矿环境中正常工作。

（三）数据采集与处理通过压力传感器等设备实时采集负压数据，并进行处理和分析。

可以采用数据滤波、去噪等技术提高数据的准确性。

同时，需对数据进行存储和记录，以便后续分析和优化。

五、实验与结果分析为了验证负压定点连续测定技术的效果，我们进行了现场实验。

实验结果表明，该技术可以实时监测顺层瓦斯抽采钻孔的负压变化，具有较高的准确性和稳定性。

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。

煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法前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。

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。

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。

煤层瓦斯基本参数测定方案20 年月日A4打印/ 可编辑瓦斯基本参数测定制度为了提高瓦斯治理工作的预见性、准确性、可靠性，增强工作落实的责任性，特制定本规则。

一、职责集团公司总工程师对瓦斯参数测定工作负领导责任；集团公司通瓦部对瓦斯参数测定负技术指导责任；矿井总工程师对瓦斯参数测定工作的实施负组织领导责任；通瓦科、队或中介机构对瓦斯基本参数测定负具体实施责任。

二、瓦斯基本参数及意义1、瓦斯基本参数指煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤层透气性系数。

瓦斯基本参数分原始基本参数和残余基本参数。

2、原始基本参数用来衡量在原始状态下的煤层突出危险性，生产过程中瓦斯涌出量的大小，治理必要性和难易程度的指标，是编制瓦斯治理工作计划、技术方案、防治措施的的依据。

3、残余基本参数用来衡量瓦斯治理程度，是否达到安全开采的标准。

是生产过程还需要采取何种程度的安全技术措施的依据。

三、测定方法1、煤层原始瓦斯压力、透气性系数采用现场测定法测定，即在现场打钻孔测定瓦斯压力和根据钻孔内瓦斯压力的变化进行计算。

2、煤层原始瓦斯含量采用现场和实验相结合的方法测定，即通过取煤样测定吸附常数和工业指标，利用取煤样点及其附近的原始瓦斯压力计算获得。

3、残余瓦斯含量可采用间接法测定，即采用重庆煤矿院生产的DJC 瓦斯含量测定系统测定。

4、残余瓦斯压力可采用间接法计算，即根据在该区域测得的吸附常数、煤炭的工业指标和残余瓦斯含量计算获得。

四、原始瓦斯基本参数测定的要求1、在每个采区的主石门及其附近（或每个区段）向每一层可采煤层布置3个间距不小于10m的钻孔测定瓦斯基本参数。

2、在较大的地质构造带（断层落差大于10m，褶曲转向大于30°，断裂破坏带宽度大于20m，长度大于200m）至少布置3个间距不小于20m 的钻孔测定瓦斯基本参数。

3、在每个区段机巷掘进过程中的煤层赋存正常带和异常带各取一个煤样测定吸附常数和工业指标，计算煤层原始瓦斯含量，以校正钻孔测定的瓦斯含量。

煤层瓦斯基础参数测定技术煤层瓦斯是煤矿深部开采过程中不可避免的一种危险性高的天然气体。

矿井中的瓦斯含量如果过高，一旦遇到明火或静电等都有可能引起爆炸，严重威胁着煤矿生产和矿工的安全。

因此，如何准确测定煤层瓦斯的参数，对于煤矿安全生产具有十分重要的意义。

一、测量方法1.根据煤炭预报检查及历史经验，确定煤层瓦斯发生的区域。

在该区域内布设检测点位，以便及早采取相应防范措施。

2.常用测量方法：静态法和动态法。

静态法又可分为间气采集法、钻孔瓦斯抽采法和快速抽气法。

动态法又可分为激波法、阻尼热导法和热暴露法。

快速抽气法是最常用的测量方法，这种方法根据取回样气时的压力变化来计算瓦斯含量。

这种方法的优点是快速方便，可以对瓦斯的潜在危险区域进行现场测量和判断。

但是，由于此方法不能直接对采煤达到的回采面进行测量，且不能测量瓦斯渗透和逸散区域的瓦斯含量，其可靠性和实用性受到了影响。

阻尼热导法是通过热动态平衡来测定瓦斯体积的方法。

这种方法可以实现现场测量和自动化连续监测，且能够为煤矿生产提供实时瓦斯数据。

但是，该方法测量的范围有限，精度易受气体性质和测量条件的影响。

3.使用注意事项：a.测量前应对检测设备进行检查，确保其可靠，准确，精度高。

b.采集样气应根据当时气体的状态和矿井现场的环境选择合适的方法。

c.采样时应严格按照规定的安全措施操作，避免产生其他安全事故。

二、影响煤层瓦斯测定的因素1.煤层瓦斯的产生：煤层瓦斯的产生主要是煤层中红烧煤内部吸气和煤层周边废煤向煤层内透气所产生的，而这种产生的规律决定了不同的煤爆危险面临着不同的煤层瓦斯浓度问题。

2.煤层的性质：不同煤层的性质会直接影响煤层瓦斯的释放量和速度，进而影响到煤层瓦斯浓度的测定。

3.矿井本身的环境和条件：对于同一矿井不同地区的煤层瓦斯浓度测定结果也有很大的差异，这与矿井本身的环境和条件有很大的关系。

三、技术措施1.煤层瓦斯浓度实时在线监测：针对采煤面的高瓦斯浓度，可以使用实时在线监测技术，通过传感器实时监测瓦斯含量并将数据传输到监测中心。