一种上向远距离钻孔快速测定煤层瓦斯压力的方法及装置,首先通过钻孔将待测煤层之下的各个岩层进行高压注浆，堵住各种裂隙，然后打钻进入煤层，插入一根四分管并连接一个带有瓦斯管、注浆管及注水接头的胶囊封孔装置至钻孔的孔口附近，先用手动试压泵通过注水接头向胶囊封孔装置中注水，使胶囊膨胀，预先封住钻孔；再将低压封孔泵与注浆管连接，向钻孔内注入水泥浆，直到水泥浆从四分管流经瓦斯管溢出后，在孔口处瓦斯管上连接压力表，即可测定煤层瓦斯压力。本发明专利技术能够测定50米以远的上向煤层瓦斯压力，能够减少为测定煤层瓦斯压力而掘进的巷道工程，测定设备简单，操作简便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及上向远距离钻孔快速测定煤层瓦斯压力的方法及其装置，尤其适用于复杂地质条件下上向超远煤层的瓦斯压力的测定。
技术介绍
众所周知，煤与瓦斯突出是发生在含高压瓦斯的软煤中的一种动力现象，一旦出现突出，经常会危及煤矿工人的性命。提前对一定范围内的煤层进行鉴定，给出该煤层在开采过程中是否会发生煤与瓦斯突出的结论，对于确定矿井设计类型，提前采取防突措施，改善煤矿管理方法，避免突出带来的危害，具有重要的作用。在进行煤层突出鉴定的过程中，常常要测定煤层的瓦斯压力，这是衡量煤层是否突出的一个重要指标。目前煤矿井下普遍采用的瓦斯压力测定方法有:1)黄泥封孔法；2)水泥砂浆封孔法；3)粘液封孔器法，通过近距离的巷道向煤层打钻，将管子布置在钻孔中，把钻孔封上后，钻孔里端形成一个测压气室，管子外端连接压力表，静待压力上升稳定，即可测得煤层的瓦斯压力。在这些封孔方法中，以粘液封孔器法效果较好，它的原理是将封孔器置于钻孔，以两个胶囊封堵中间的粘液，再以粘液封堵测压气室的瓦斯，确保测压气室中的瓦斯不泄漏，缺点是封堵的距离在10 20米左右。水泥砂浆封孔的优点是可以封堵较远的钻孔，缺点是水泥砂浆凝固较慢，凝固期间测压气室中的瓦斯易散失，压力稳定时间较长。特别是在遇到复杂地质条件时，如岩层裂隙发育，岩层中地下水压易与煤孔串通，以及煤层处于测压地点较远的上方时，采用上述方法都难以测得准确的煤层瓦斯压力值，而且还要预先掘进一大段专用于测压的巷道。因此，测定复杂地质条件下上向超远煤层的瓦斯压力是现场急需解决的一大难题。
技术实现思路
技术问题:本专利技术的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简便、易操作、测压速度快、效果好的上向远距离钻孔快速测定煤层瓦斯压力的方法及其装置。`技术方案:本专利技术的上向远距离钻孔快速测定煤层瓦斯压力的方法，包括如下步骤: 步骤一:在井下巷道向上方煤层方向打一个直径为120 150mm、深为2 3m的钻孔作为测压孔，将一头带有高压法兰盘的^ni5X5mm的孔口管送入钻孔内，孔口管外露长度为 200 300mm ; 步骤二:用水:灰=0.75:1质量比配制的灰浆与水玻璃混合注入孔口管与岩层之间，水玻璃浓度采用38波美度的液体，灰浆:水玻璃=1:0.5质量比，注浆压力达6 MPaJLD管外不跑浆为止； 步骤三:待孔口管加固的双液浆凝固8 h后，用￠90 mm钻头扫孔钻进2.5 3.5 m停止，然后退出钻杆，用高压注浆泵注水进行孔口管耐压试验，要求耐压大于当地地下水压，耐压稳定时间不小于30 min，若耐压稳定时间达不到30 min或压力达不到要求，则重新注浆加固，直至孔口管耐压试验达到要求； 步骤四孔口管耐压试验达到要求后，用075mm钻头顺钻孔向上打钻，至距离煤层0.4-0. 6 m时停止； 步骤五注灰浆封堵岩层裂隙，先注稀浆后注浓浆，按水与灰的质量比为2:1、1. 75:1、1.5 :1、1. 25:1、1:1、0. 75:1六个配比级别配比依次注入，最后注0. 75 1的浓浆封孔，注浆终压要大于当地地下水压或注5 6包水泥即可； 步骤六注灰浆8小时后，用①75mm钻头扫孔钻进，进入煤层1. 0 1. 5 m时停钻，退出钻杆； 步骤七用1. 5m长的四分管依次通过管箍和生胶带缠绕连接后插入钻孔，直至进入到煤孔附近； 步骤八将孔内的四分管与胶囊封孔装置的第一堵头上的瓦斯管相连，另外将一至两根四分管与胶囊封孔装置的第二堵头上的瓦斯管和注桨管相连，同时把注水管与第二堵头端头上的注水接头连上，将胶囊封孔装置送入钻孔内，外端面距孔口 2 3 m处； 步骤九用手动试压泵通过注水管向胶囊封孔装置中注入压力水，压力达到3 5MPa，使其膨胀，预封住钻孔孔口 ； 步骤十用低压封孔泵通过注桨管向胶囊封孔装置上方的空间注入水泥浆，直至水泥浆从瓦斯管外露端向下淌出，停止注浆； 步骤十一待水泥浆淌尽后，在瓦斯管外露端上安装压力表； 步骤十二 在测压孔附近10 20 m处另打一测压孔，重复上述同样的步骤，测定煤层的瓦斯压力； 步骤十三通过压力表接头处的三通向瓦斯管路充入I 2 MPa的空气或其他惰性气体，当测压时间大于20天或压力表中的瓦斯压力稳定10天后，记下两个测压孔所测得的瓦斯压力值，然后拆除压力表，在拆除压力表的过程中，观察两个测压孔的瓦斯管中涌出的是气体还是水， 如果两个测压孔中涌出的都是气体，则取两个钻孔所测结果中瓦斯压力比较大的值作为该煤层的瓦斯压力； 如果一个测压孔中涌出的几乎是水，且压力较大，与当地地下水压相近，表明该测压孔处的煤层内含水，所测的压力为地下水压力，所测得的结果不能采用，另一个钻孔打开后是气体，则所测数据即为煤层的瓦斯压力； 如果两个测压孔中测得的结果都是水压，则需要另选地点重新进行测压，直至获得满足上述要求的压力值。(这是权利要求2中的内容，不可删除) 在测定煤层瓦斯压力之前，先对煤层下面的岩层进行高压注浆，以避免岩层中裂隙或地下水压对测压结果的影响。实现上述方法的上向远距离钻孔快速测定煤层瓦斯压力的装置，包括高压注浆泵、低压封孔泵、手动试压泵、瓦斯压力表、瓦斯管、注水管、注桨管、带有高压法兰盘的孔口管，胶囊封孔装置，所述的胶囊封孔装置包括与瓦斯管、注水管和注桨管连接的胶囊，胶囊两端分别设有固定瓦斯管和注桨管的堵头，面向孔口一端的堵头中部设有向胶囊内注水的接头，并且设有固定在瓦斯管和注浆管上的压紧接头。有益效果本专利技术主要用于煤层突出鉴定过程中测定复杂地质条件下的上向超远煤层的瓦斯压力。首先通过在岩层中进行高压注桨，堵塞岩层中的各种裂隙，同时封堵岩层中的地下水，使之不与钻孔的测压气室相连通，减少了地下水对瓦斯压力测定值的影响；通过长距离钻孔把测压地点与上向超远的煤层沟通，能够测定50 m以外超远的煤层瓦斯压力，减少了为做测压钻场而施工的巷道工程量；同时这种测压方法在钻孔见煤后马上装压力表，减少了煤层的瓦斯泄漏量，加快了瓦斯压力上升的速度，减少了瓦斯压力的稳定时间。通过向钻孔中进行低压封孔注桨，封堵钻孔，可以在钻孔中构筑较长的水泥封孔段，提高封孔段的气密性，确保瓦斯压力测定的准确性。装置简单可靠，方法简便，测压速度快、效果好，具有广泛的实用性。附图说明图1为本专利技术的系统布置 图2为本专利技术的胶囊封孔装置结构图； 图3为瓦斯压力测定的工作流程图。图中:第一堵头一1、第二堵头一 2，胶囊一 3，瓦斯管一 4，注水接头一 5，注桨管一6。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的一个实例作进一步的描述: 本专利技术的上向远距离钻孔快速测定煤层瓦斯压力的方法，在测定煤层瓦斯压力之前，先对煤层下面的岩层进行高压注浆，能够避免岩层中裂隙或地下水压对测压结果的影响，具体步骤如下: 步骤一:在井下巷道向上方煤层方向打一个直径为120 150mm、深为2 3m的钻孔作为测压孔，将一头带有高压法兰盘的OU15 X 5mm的孔口管送入钻孔内，孔口管外露长度为 200 300mm ; 步骤二:用高压注浆泵将水:灰=0.75:1按质量比配制的灰浆与水玻璃混合注如孔口管与岩层之间，加固孔口管，其中水玻璃浓度采用38波美度的液体，灰浆:水玻璃=1:0.5质量比，注浆压力达6 MPa本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种上向远距离钻孔快速测定煤层瓦斯压力的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：在井下巷道向上方煤层方向打一个直径为120～150mm、深为2～3m的钻孔作为测压孔，将一头带有高压法兰盘的Ф115×5mm的孔口管送入钻孔内，孔口管外露长度为200～300mm；步骤二：用水：灰＝0.75：1质量比配制的灰浆与水玻璃混合注入孔口管与岩层之间，水玻璃浓度采用38波美度的液体，灰浆：水玻璃＝1：0.5质量比，注浆压力达6?MPa，孔口管外不跑浆为止；步骤三：待孔口管注桨加固的双液浆凝固8?h后，用Ф90?mm钻头扫孔钻进2.5～3.5?m停止，然后退出钻杆，用高压注浆泵注水进行孔口管耐压试验，要求耐压大于当地地下水压，耐压稳定时间不小于30?min，若耐压稳定时间达不到30?min或压力达不到要求，则重新注浆加固，直至孔口管耐压试验达到要求；步骤四：孔口管耐压试验达到要求后，用Ф75mm钻头顺钻孔向上打钻，至距离煤层0.4?0.6?m时停止；步骤五：注灰浆封堵岩层裂隙，先注稀浆后注浓浆，按水与灰的质量比为2:1、1.75:1、1.5：1、1.25:1、1:1、0.75:1六个配比级别配比依次注入，最后注0.75：1的浓浆封孔，注浆终压要大于当地地下水压或注5～6包水泥即可；步骤六：注灰浆8小时后，用Ф75mm钻头扫孔钻进，进入煤层1.0～1.5?m时停钻，退出钻杆；步骤七：用1.5m长的四分管依次通过管箍和生胶带缠绕连接后插入钻孔，直至进入到煤孔附近；步骤八：将孔内的四分管与胶囊封孔装置的第一堵头(1)上的瓦斯管相连，另外将一至两根四分管与胶囊封孔装置的第二堵头(2)端头上的瓦斯管和注桨管相连，同时把注水管与第二堵头(2)上的注水接头连上，将胶囊封孔装置送入钻孔内，外端面距孔口2～3?m处；步骤九：用手动试压泵通过注水管向胶囊封孔装置中注入压力水，压力达到3～5MPa，使其膨胀，预封住钻孔孔口；步骤十：用低压封孔泵通过注桨管向胶囊封孔装置上方的空间注入水泥浆，直至水泥浆从瓦斯管外露端向下淌出，停止注浆；步骤十一：待水泥浆淌尽后，在瓦斯管外露端上安装压力表；步骤十二：在测压孔附近10～20?m处另打一测压孔，重复上述同样的步骤，测定煤层的瓦斯压力；?步骤十三：通过压力表接头处的三通向瓦斯管路充入1～2?MPa的空气或其他惰性气体，当测压时间大于20天或压力表中的瓦斯压力稳定10天后，记下两个测压孔所测得的瓦斯压力值，然后拆除压力表，在拆除压力表的过程中，观察两个测压孔的瓦斯管中涌出的是气体还是水，如果两个测压孔中涌出的都是气体，则所测得的两个压力值为该煤层的瓦斯压力值，取两个钻孔所测结果中瓦斯压力比较大的值作为该煤层的瓦斯压力；如果一个测压孔中涌出的几乎是水，且压力较大，与当地地下水压相近，表明该测压孔处的煤层内含水，所测的压力为地下水压力，所测得的结果不能采用，另一个钻孔打开后是气体，则所测数据即为煤层的瓦斯压力；如果两个测压孔中测得的结果都是水压，则需要另选地点重新进行测压，直至获得满足上述要求的压力值。...
【技术特征摘要】
1.一种上向远距离钻孔快速测定煤层瓦斯压力的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一:在井下巷道向上方煤层方向打一个直径为120 150mm、深为2 3m的钻孔作为测压孔，将一头带有高压法兰盘的0115X5mm的孔口管送入钻孔内，孔口管外露长度为 200 300mm ; 步骤二:用水:灰=0.75:1质量比配制的灰浆与水玻璃混合注入孔口管与岩层之间，水玻璃浓度采用38波美度的液体，灰浆:水玻璃=1:0.5质量比，注浆压力达6 MPaJLD管外不跑浆为止； 步骤三:待孔口管注桨加固的双液浆凝固8 h后，用￠90 mm钻头扫孔钻进2.5 3.5m停止，然后退出钻杆，用高压注浆泵注水进行孔口管耐压试验，要求耐压大于当地地下水压，耐压稳定时间不小于30 min，若耐压稳定时间达不到30 min或压力达不到要求，则重新注浆加固，直至孔口管耐压试验达到要求； 步骤四:孔口管耐压试验达到要求后，用075mm钻头顺钻孔向上打钻，至距离煤层0.4-0.6 m时停止； 步骤五:注灰浆封堵岩层裂隙，先注稀浆后注浓浆，按水与灰的质量比为2:1、1.75:1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1六个配比级别配比依次注入，最后注0.75:1的浓浆封孔，注浆终压要大于当地地下水压或注5 6包水泥即可； 步骤六:注灰浆8小时后，用①75mm钻头扫孔钻进，进入煤层1.0 1.5 m时停钻，退出钻杆； 步骤七:用1.5m长的四分管依次通过管箍和生胶带缠绕连接后插入钻孔，直至进入到煤孔附近； 步骤八:将孔内的四分管与胶囊封孔装置的第一堵头(I)上的瓦斯管相连，另外将一至两根四分管与胶囊封孔装置的第二堵头(2)端头上的瓦斯管和注桨管相连，同时把注水管与第二堵头(2)上的注水接头连上，将胶囊封孔装置送入钻孔内，外端面距孔口 2 3 m处；步骤九:用手动试压泵通过注水管向胶囊封...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐俊，李晓伟，陈裕佳，蒋承林，覃佐亚，崔正中，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。