[發明專利]上向遠距離鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201310052573.4
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN103075148A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 唐俊;李曉偉;陳裕佳;蔣承林;覃佐亞;崔正中
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06;E21B33/13
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術領域

本發明涉及上向遠距離鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法及其裝置，尤其適用于復雜地質條件下上向超遠煤層的瓦斯壓力的測定。

背景技術

眾所周知，煤與瓦斯突出是發生在含高壓瓦斯的軟煤中的一種動力現象，一旦出現突出，經常會危及煤礦工人的性命。提前對一定范圍內的煤層進行鑒定，給出該煤層在開采過程中是否會發生煤與瓦斯突出的結論，對于確定礦井設計類型，提前采取防突措施，改善煤礦管理方法，避免突出帶來的危害，具有重要的作用。在進行煤層突出鑒定的過程中，常常要測定煤層的瓦斯壓力，這是衡量煤層是否突出的一個重要指標。目前煤礦井下普遍采用的瓦斯壓力測定方法有：1)黃泥封孔法；2)水泥砂漿封孔法；3)粘液封孔器法，通過近距離的巷道向煤層打鉆，將管子布置在鉆孔中，把鉆孔封上后，鉆孔里端形成一個測壓氣室，管子外端連接壓力表，靜待壓力上升穩定，即可測得煤層的瓦斯壓力。在這些封孔方法中，以粘液封孔器法效果較好，它的原理是將封孔器置于鉆孔，以兩個膠囊封堵中間的粘液，再以粘液封堵測壓氣室的瓦斯，確保測壓氣室中的瓦斯不泄漏，缺點是封堵的距離在10～20米左右。水泥砂漿封孔的優點是可以封堵較遠的鉆孔，缺點是水泥砂漿凝固較慢，凝固期間測壓氣室中的瓦斯易散失，壓力穩定時間較長。特別是在遇到復雜地質條件時，如巖層裂隙發育，巖層中地下水壓易與煤孔串通，以及煤層處于測壓地點較遠的上方時，采用上述方法都難以測得準確的煤層瓦斯壓力值，而且還要預先掘進一大段專用于測壓的巷道。因此，測定復雜地質條件下上向超遠煤層的瓦斯壓力是現場急需解決的一大難題。?

發明內容

技術問題：本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種方法簡便、易操作、測壓速度快、效果好的上向遠距離鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法及其裝置。

技術方案：本發明的上向遠距離鉆孔快速測定煤層瓦斯壓力的方法，包括如下步驟：

步驟一：在井下巷道向上方煤層方向打一個直徑為120～150mm、深為2～3m的鉆孔作為測壓孔，將一頭帶有高壓法蘭盤的Ф115×5mm的孔口管送入鉆孔內，孔口管外露長度為200～300mm；

步驟二：用水：灰＝0.75：1質量比配制的灰漿與水玻璃混合注入孔口管與巖層之間，水玻璃濃度采用38波美度的液體，灰漿：水玻璃＝1：0.5質量比，注漿壓力達6?MPa，孔口管外不跑漿為止；

步驟三：待孔口管加固的雙液漿凝固8?h后，用Ф90?mm鉆頭掃孔鉆進2.5～3.5?m停止，然后退出鉆桿，用高壓注漿泵注水進行孔口管耐壓試驗，要求耐壓大于當地地下水壓，耐壓穩定時間不小于30?min，若耐壓穩定時間達不到30?min或壓力達不到要求，則重新注漿加固，直至孔口管耐壓試驗達到要求；

步驟四：孔口管耐壓試驗達到要求后，用Ф75mm鉆頭順鉆孔向上打鉆，至距離煤層0.4-0.6?m時停止；

步驟五：注灰漿封堵巖層裂隙，先注稀漿后注濃漿，按水與灰的質量比為2:1、1.75:1、1.5：1、1.25:1、1:1、0.75:1六個配比級別配比依次注入，最后注0.75：1的濃漿封孔，注漿終壓要大于當地地下水壓或注5～6包水泥即可；

步驟六：注灰漿8小時后，用Ф75mm鉆頭掃孔鉆進，進入煤層1.0～1.5?m時停鉆，退出鉆桿；

步驟七：用1.5m長的四分管依次通過管箍和生膠帶纏繞連接后插入鉆孔，直至進入到煤孔附近；

步驟八：將孔內的四分管與膠囊封孔裝置的第一堵頭上的瓦斯管相連，另外將一至兩根四分管與膠囊封孔裝置的第二堵頭上的瓦斯管和注槳管相連，同時把注水管與第二堵頭端頭上的注水接頭連上，將膠囊封孔裝置送入鉆孔內，外端面距孔口2～3?m處；

步驟九：用手動試壓泵通過注水管向膠囊封孔裝置中注入壓力水，壓力達到3～5MPa，使其膨脹，預封住鉆孔孔口；

步驟十：用低壓封孔泵通過注槳管向膠囊封孔裝置上方的空間注入水泥漿，直至水泥漿從瓦斯管外露端向下淌出，停止注漿；

步驟十一：待水泥漿淌盡后，在瓦斯管外露端上安裝壓力表；

步驟十二：在測壓孔附近10～20?m處另打一測壓孔，重復上述同樣的步驟，測定煤層的瓦斯壓力；?

步驟十三：通過壓力表接頭處的三通向瓦斯管路充入1～2?MPa的空氣或其他惰性氣體，當測壓時間大于20天或壓力表中的瓦斯壓力穩定10天后，記下兩個測壓孔所測得的瓦斯壓力值，然后拆除壓力表，在拆除壓力表的過程中，觀察兩個測壓孔的瓦斯管中涌出的是氣體還是水，