一种提高瓦斯压力测定成功率的现场实验方法与流程

本发明属于煤矿安全测定技术领域，涉及用于煤矿井下进行松软破裂煤层瓦斯压力测定，尤其涉及一种提高瓦斯压力测定成功率的现场实验方法。

背景技术：

近十年来，国内外对煤层瓦斯参数(瓦斯压力、瓦斯含量、透气性等)尤其是瓦斯压力测定方面，进行大量卓有成效的研究。瓦斯压力是瓦斯动力灾害预测预防的核心参数，目前在瓦斯压力测定方面主要采用直接测定法，根据封孔原理的不同，一般分为被动式与主动式两种。被动式封孔测定法采用黄泥、水泥沙浆、胶圈、胶囊等进行封孔测定，由于该方法对钻孔周边微裂隙缺乏封堵能力，故而容易发生瓦斯泄漏，造成所测瓦斯压力值偏低。主动式封孔测压方法在20世纪80年代由周世宁院士等提出，其基本原理是用固体封液体、用液体封气体，且封孔液体的压力始终高于瓦斯压力，被称为准确测定煤层瓦斯压力的有效方法。

上述各种煤层瓦斯压力技术为确保煤矿的安全生产起到了有力的技术支撑，但是在生产实践中目前的各种测试技术也存在不同的缺陷和局限性，比如一般情况下在岩层巷道测定瓦斯压力较为准确可靠，但是在煤层巷道尤其是松软破裂煤层中采用相同的技术方案往往很难测定出较为准确可靠的数据。

本发明解决松软破裂煤体瓦斯压力现场测定问题，从而能够提高松软破裂煤层瓦斯压力测定的成功率，提高瓦斯压力测定的效果，进而可松软破裂煤层瓦斯抽放工艺参数优化提供可靠依据，对矿井安全生产和瓦斯抽放具有重要的意义。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种程序简单，成本低廉，易于操作的松软破裂煤层瓦斯瓦斯压力测定方法。该现场实验方法能在松软破裂煤层条件下，通过对松软破裂煤层瓦斯压力测定范围采用梯次注浆封堵裂隙和加固围岩的“双孔测压”模式，实现煤层瓦斯压力的准确高效测定。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一一种提高瓦斯压力测定成功率的现场实验方法，按照如下步骤进行:

钻孔：在压力测定范围的煤层钻两个直径为75-93mm、孔距为2.5-3.5m的测定孔和注浆孔；

下管柱：在测定孔和注浆孔中分别插入长度为测定孔深度二分之一的回浆管和长度为注浆孔深度十分之三的注浆管，并对插入到回浆管和注浆管进行封孔；

注浆材料调配：将水泥和粉煤灰按照3:7进行充分混合后，然后依次按照水固比1:1.2、1:1.3、1:1.4和1:1.5进行均匀搅拌；

注浆：通过注浆泵将搅拌均匀的注浆材料向注浆管中注入，当回浆管有浆液流出时，暂时停止注浆，将回浆管外部端头折弯并用钢丝扎紧，然后继续注浆；

完成注浆：当注浆过程中出现测场煤壁有浆液溢出时，暂停注浆，间隔30min之后继续注浆，直至注浆压力达到2-3mpa时，终止注浆；

瓦斯压力测定：完成注浆加固24h后，在测定孔中进行完成主动式煤层瓦斯压力的测定。

还包括准备工作：将注浆所使用的注浆材料、注浆设备、钻孔设备按照要求运送到选定的测点位置，然后进行钻孔。

在钻孔时，所述测定孔和注浆孔的深度为10m，并在钻孔完成后，并用压缩空气吹干净浮煤屑。

在注浆前，对煤层巷道围岩松动圈测定，采用围岩松动圈测试仪对松软破裂煤层巷道帮部破裂深度进行测定。

在完成注浆1h后，拆除外部注浆管和设备。

本发明的有益效果是：通过松软煤层巷道围岩梯次注浆封堵破裂裂隙和强化围岩，保证瓦斯压力测定过程中的气密性，实现松软煤层瓦斯压力的准确高效的测定。本现场实验方法能够提高松软破裂煤层瓦斯压力测定的成功率，提高瓦斯压力测定的效果，进而可松软破裂煤层瓦斯抽放工艺参数优化提供可靠依据。本现场实验方法程序简单，操作方便，成本低廉，成功率高。

附图说明

图1是本发明中测定孔和注浆孔钻孔布置结构示意图；

图2是本发明中注浆管和回浆管布置平面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例

如图1和图2所示的一种提高瓦斯压力测定成功率的现场实验方法，按照如下步骤进行:

注浆前准备工作，将注浆材料(水泥和粉煤灰)、钻探设备、注浆设备(本实施例使用的注浆设备为2zbq-50/2同步型气动注浆泵)、管道运输到需要进行测定的点，然后设备的安装；

钻孔：当设备安装完成后，选定测定孔和注浆孔钻孔的位置，保证注浆孔和测定孔之间的孔距为2.5m-3.5m，本实施例选定的孔距为2.5m选定钻孔的位置后，通过钻探设备在压力测定范围的煤层钻两个直径为75-93mm、的测定孔和注浆孔；本实施例中测定孔和注浆孔的孔径选取与瓦斯压力侧孔保持一致，取值为75mm，钻孔的深度选定为10m，避免现场实测过程中使用多套钻头和钻杆；

在完成钻孔后，并用压缩空气吹干净浮煤屑。

下管柱：在测定孔和注浆孔中分别插入长度为测定孔深度二分之一的回浆管和长度为注浆孔深度十分之三的注浆管，并对插入到回浆管和注浆管进行封孔；本实施例中采用的回浆管的长度为5m，注浆管的的长度为3m，将注浆管和回浆管分别插入到注浆孔和测定孔后，采用掘进巷道内常用的膨胀水泥及时封孔，确保所述的注浆管和回浆管能够与注浆孔和测定孔进行密封固定连接。

注浆材料调配：项目成员调试注浆设备，根据注浆参数优化分析的结果，调配注浆材料，并将两种主要材料水泥和粉煤灰按照3:7的配比分别置于两个浆液桶，搅拌均匀，根据本项目研究成果，在进行加水搅拌时，首先按水固比1:1.2加料、加水，其后水固比依次为1:1.3、1:1.4和1:1.5依次加水进行充分的搅拌混合；

对煤层巷道围岩松动圈测定，采用围岩松动圈测试仪对松软破裂煤层巷道帮部破裂深度进行测定，具体采用ba—ii型围岩松动圈测试仪对松软破裂煤层巷道帮部破裂深度进行测定；

注浆：注浆浆液调配完成搅拌均匀之后，将注浆泵两个吸浆管放入浆液桶内，并通过流量控制来实现水泥和粉煤灰的配比要求，当回浆管有浆液流出时，暂时停止注浆，将回浆管外部端头折弯并用钢丝扎紧，然后继续注浆；在注浆的过程中，注浆压力p取2～3mpa，以保证在采用梯次注浆条件下浆液主断面扩散半径达到2倍以上的瓦斯抽采影响半径；

完成注浆：当注浆过程中出现测场煤壁有浆液溢出时，暂停注浆，间隔30min之后继续注浆，直至注浆压力达到2.8mpa时，终止注浆；

为了防治未初凝的浆液喷出，终止注浆之后禁止立刻拆除外部注浆管，等稳定1h之后再拆除外部注浆管和设备

瓦斯压力测定：完成注浆加固24h后，在测定孔中进行完成主动式煤层瓦斯压力的测定。

具体的对松软破裂煤体进行瓦斯测定时，松动圈测定、梯次注浆加固、瓦斯压力测定三项步骤按照先后逐个进行，不能交叉；梯次注浆加固工序结束之后超过24h，进行主动式煤层瓦斯压力测定

采用“双孔测压”模式，该现场实验方法包括松软破裂煤层巷道围岩松动圈测定、煤层巷道围岩梯次注浆加固、主动式煤层瓦斯压力测定仪现场测定三项程序，三项程序顺序进行，通过松软煤层巷道围岩梯次注浆封堵破裂裂隙和强化围岩，保证瓦斯压力测定过程中的气密性，实现松软煤层瓦斯压力的准确高效的测定。本现场实验方法能够提高松软破裂煤层瓦斯压力测定的成功率，提高瓦斯压力测定的效果，进而可松软破裂煤层瓦斯抽放工艺参数优化提供可靠依据。本现场实验方法程序简单，操作方便，成本低廉，成功率高。

以上实施例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。