对涌山矿二煤瓦斯压力测定实践的认识

余 伟，罗晓燕

（乐平矿务局 涌山煤矿，江西 乐平333304）

1 概述

乐平矿务局涌山煤矿开采急倾斜煤层，煤层平均倾角65°～75°，地质构造复杂，煤系地层厚约300～500m，含煤11层，为中近距离煤层群，煤层总厚度为20.86m。煤层较稳定，结构较复杂，含夹矸1～3层，煤种均为低磷、低中硫的无烟煤，其中二、三、四、五煤为主采煤层，一、六、七、八煤为局部可采煤层，开采煤层均为突出煤层。

矿井主要开采煤层透气性差，瓦斯压力变化大，随着三水平36采区的开拓，石门揭煤频繁，煤与瓦斯突出的危险性不断增大，预防煤与瓦斯突出的技术难度不断加大。由此，科学、准确地测定煤层瓦斯压力、研究掌握瓦斯压力的变化，在预防煤与瓦斯突出的安全生产工作中就显得尤为重要。

2 测压比较

2.1 被动测压法

涌山矿过去都是采用被动测压法来测定煤层瓦斯压力。此种测压方法存在测压周期长、测压不准确等问题，有时在瓦斯含量高的煤层，测得的瓦斯压力偏小很多。

2.2 主动测压法

该矿目前应用的是主动测压法，在进行矿井煤层瓦斯压力测定中，所取得的数据较为准确，且符合现场实际情况，还能够缩短瓦斯压力平衡所需要的时间，进而缩短了测压时间。

2.3 主动测压法的内涵

该测压方法是在钻孔封完孔后，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定方法。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略高于预计煤层瓦斯压力。

3 测压实践

3.1 测压地点选择

（1）当在煤巷中测定本煤层瓦斯压力应用主动测压法时，在同一地点打两个测压钻孔，钻孔口距离控制在其相互影响范围外，距见煤点的距离不小于20m。

（2）当在石门揭煤时应用主动测压法，进行瓦斯压力测定时，测定地点选择在石门或岩巷中。钻孔要避开地质构造裂隙带、巷道的卸压圈和采动影响范围。

（3）瓦斯压力测定点要选择在进风系统，行人少且便于安设保护栅栏的地方，并能保证有足够的封孔深度。

（4）在每个测压地点必须布置2个测压孔，2个钻孔见煤点相距20m以上，钻孔必须穿透煤层进入顶（底）板0.5m，钻孔的倾角不得小于15°。

3.2 二煤瓦斯压力测压实施

（1）二煤瓦斯压力的测定地点。该矿对二煤的瓦斯压力测定，选择在36－465石门。

（2）二煤赋存状态。煤厚2.2m，为黑褐色，色泽暗淡为，多为片状、块状，以块状为主，无夹矸。顶底板多以粉砂岩、细砂岩为主，底板含有两层0.5m厚的煤线，其产状为331°∠76°。

（3）二煤煤样化验结果：水份（Mad）为0.85%，灰份（Aad）为20.35%，挥发份（Vdaf）为5.69%，视密度为1.63 g／cm3，发热量为31.03MJ／kg。

3.3 二煤瓦斯压力测压流程

（1）钻孔布置及施工。钻孔的开孔位置选在岩石（煤壁）完整的位置。钻孔施工保持钻孔平直、孔形完整，穿层测压钻孔宜穿煤层全厚。钻孔施工好后，立即清洗钻孔，保持钻孔畅通。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的长度，钻孔开钻时间、见煤时间及钻毕时间。在36－465石门布置两个测压钻孔，钻孔穿透煤层顶板0.5m，孔径75mm。钻孔主要参数见表1。

表1 钻孔主要参数

（2）封孔注浆程序。钻孔施工完后应在24h内完成封孔工作，封孔深度应超过钻孔施工地点巷道的影响范围，采用注水泥浆进行封孔，封孔深度不低于12m，穿层测压孔的封孔不超过被测煤层在钻孔侧的顶板或底板。

①将测压管（采用2m／根的无缝钢管，每2根连接处缠生料带，以免漏气）安装至预定的深度，在孔口加入聚氨酯药水，用木楔封住，并安装好注浆管。

②根据封孔的深度确定膨胀不收缩材料、清水以及水泥的使用量，按比例（水灰比2∶1，膨胀剂的参量为水泥的12%）配好封孔水泥浆，用水泥泵一次连续将封孔水泥浆注入钻孔内，用注浆泵将搅拌好的膨胀水泥泵入孔内，待测压管见浆液返出立即停泵，同时关闭设置在注浆管孔口的注浆闸阀。

③注浆24h后，在孔口安装三通及压力表，为保证气密性，在每个连接处都要用生料带缠紧。

（3）注氮气施工工序。封孔完成后，即可往测压孔注入氮气。

①往孔中注入0.3～0.5MPa的氮气。

②检验各个连接处的气密性，看是否漏气，待确定不漏气后，再继续注入氮气。

③补偿气体的充气压力为预计的煤层瓦斯压力的1.5～2倍，由于二煤的瓦斯压力较大，注入补偿气体的压力为1.5MPa。

（4）观测与测定结果确定。

①当煤层压力小于4MPa，采用主动测压法时，观测时间需5～10d；当煤层瓦斯压力大于4MPa时，则需10～20d。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。

②采用主动测压法每天观测一次，在观测中发现煤层瓦斯压力值在开始测定的一周内变化较大时，适当缩短观测时间间隔。瓦斯压力稳定后，取2个孔压力较大者为二煤的瓦斯压力值。

③涌山矿在36－465石门布置钻孔采用主动法进行了二煤瓦斯压力测定，其瓦斯压力经测定为1.07MPa。

4 结语

采用主动测压法测得的瓦斯压力比被动测压法准确，而且测压周期短，并真实地测得了二煤的瓦斯压力，说明主动测压法更适用于该矿的瓦斯压力测定工作。

采用主动测压法测得的煤层瓦斯压力数据，对矿井瓦斯灾害防治工作、瓦斯突出预防工作提供了可靠的科学依据，为保证矿井的安全生产发挥了重大作用。煤层瓦斯压力主动测压法已在乐平局得到普遍推广应用。