煤层瓦斯压力快速测定关键技术

潘怀义 等

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。

2.2.3 注浆孔水泥浆凝固24h后，用Ф75mm钻头沿原孔中心钻进至测压孔设计孔深，钻孔详细记录钻孔见煤位置、深度。测压孔穿透待测煤层全厚，若钻孔施工见煤与设计出入较大时，撤出钻杆后立即测斜反演准确掌握钻孔实际过煤位置。

2.2.4 测压钻孔成孔后，应在8h内完成封孔。封孔前必须排尽孔内积存的水、渣，并对测压管路系统进行通畅性与气密性检查，钻孔封至待测煤层见煤点。

2.2.5 钻孔在坚硬密实围岩中施工时，可不采取预注浆措施，直接按上述钻孔施工方法过煤。

2.3 封孔工艺

2.3.1 开始封孔时，先下4分铁管两根，捆扎牢固一并送入孔内，一根下至过煤段，过煤段为花眼管，另一根4分铁管下至见煤位置向外2m处为注浆管（上向孔为返浆管），见煤位置向上1m为里端前堵头（长不少于1m棉纱聚氨酯）。测压管连接位置用生料带缠绕至少20圈以上，确保测压管路密闭可靠。

2.3.2 测压孔的孔口段设钻孔封孔的后堵头（长不少于1m棉纱聚氨酯），并下长度不少于2m的返浆管（上向孔为注浆管）。

2.3.3 测压钻孔封孔采用水泥按水灰比为0.8︰1配制水泥浆，并添加适量快速凝结剂，用电动注浆泵注入孔内，返浆后关闭返浆管闸阀，间歇性地继续注浆，注浆终压达6MPa后结束注浆。

2.3.4 注浆封孔结束，应凝固24h后进行压力表及在线装置的安装，压力表装置现场安装前必须在地面做好气密性试验。

2.4 测压工艺

2.4.1 采用主动测压时，开始测压时向孔内充入补偿气体，补偿气体的充气压力为预计煤层瓦斯压力的0.5倍。

2.4.2 煤岩层赋水地点测压装置应安设气水分离器，并在气水分离器与测压气室间设置高压闸阀，实现在隔离测压气室的状态下放水，测压管与气水分离器连接采用透明高压管连接，便于观察放水。气水分离器承受压力应大于预计瓦斯压力的2倍。

2.4.3 瓦斯压力曲线趋向稳定、压力值变化小于0.005MPa/d时测压结束。若上向测压孔内少量积水，测压表读数可按照AQ/T1047-2007标准对表压值进行修正。一般情况下，3个测压钻孔从施工到测压取得成果需要10天左右的时间。

2.4.4 测压钻孔压力最终结果代入朗格谬尔方程反算出瓦斯含量，同时与测压钻孔施工过程采用DGC瓦斯含量直接测定法测定的瓦斯含量进行对比分析。

2.4.5 通防科根据测定的瓦斯压力及含量编制矿井瓦斯基础资料。

3 测压应用实例

我矿在新西风井、深部进风井、暗副斜井等地点，运用本方法进行测压，测压地点受水文地质条件影响较大，具体表现为岩石松动圈范围大，岩石破碎，淋水大。孔前预注浆、两堵一注带压封孔方法成功地测试了上述区域的瓦斯（上接第195页）压力，测压结果与DGC直接测定法测定结果基本一致，反映了本方法对于困难地质条件下瓦斯压力测定具有良好的适应性与准确性。测压间接法和直接法对照具体数据见下表：4 结论

我矿在测压过程中不断探索，总结出怎样才能把瓦斯压力测准，必须要做到以下几点：①巷道必须喷注浆，底板必须注浆打水泥地坪。

②测压管路、配件加工必须规范，特别是管路连接丝扣要完好，且丝扣必须缠绕生料带。

③封孔过程必须有工程技术人员在现场跟班记录封孔情况，否则严禁封孔。

④注浆孔封堵裂隙环节坚决不能省去，严格执行二次注浆，严防水压造成测压失真。

⑤测压孔施工只准采用压风施工，严禁带水施工。

⑥注浆压力必须达到6Mpa，否则补孔重新施工。

总之，潘三矿在多年与瓦斯灾害斗争过程中，掌握了一套适用于潘三矿行之有效的测压方法，具体表现为测压孔施工前预注浆，封堵裂隙，成孔后两堵一注带压封孔，测压孔密闭可靠，从源头上杜绝一切漏气卸压的可能，从而准确测定煤层瓦斯压力，为指导瓦斯综合治理提供理论依据，科学依据。

参考文献：

[1]王宏图，鲜学福，尹光志，张仁松，杨吉才，唐继东.煤矿深部开采瓦斯压力计算的解析算法[J].煤炭学报，1999（03）.

[2]连昌宝，李伟.提高煤层瓦斯压力预测精度的探索[J].河南理工大学学报（自然科学版），2008（02）.

[3]孙炳兴，林府进，江万刚.快速准确测定煤层瓦斯压力途径[J]. 煤矿安全，2010（05）.

作者简介：

潘怀义（1981-），男，安徽淮南人，助理工程师，现在淮南矿业集团勘探工程处潘三钻机工区负责技术管理工作。