CN102900428A - 煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置和方法，所述煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置包括带有三个连接端口的快接三通、探测管和与探测管连接的气体分析仪，快接三通还设有采样测量口，煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法通过利用上述煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置进行不同测点的检测以判断漏气的位置。本发明是一种通过检测负压状态下抽采钻孔内不同深度处的瓦斯浓度、抽采负压等，分析抽采钻孔内瓦斯运移规律，判定抽采钻孔的密封质量和漏气位置，为确定合理的封孔深度、提高抽采效率提供科学依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置和方法。
背景技术
煤层瓦斯又称煤层气，赋存于煤层中，是煤矿生产过程中的主要危害之一，也是一种宝贵的清洁能源。我国煤层瓦斯资源量丰富，埋深2000m以浅的煤层瓦斯地质储量有36.8×104×108m3。瓦斯抽采是消除煤矿重大瓦斯事故的根本性措施，也是获取清洁能源、增加能源供给、减少环境污染的重要举措。2011年我国煤矿瓦斯抽采量115×108m3，利用量53×108m3，其中煤矿井下瓦斯抽采量92×108m3，利用量35×108m3。
由于我国煤层埋藏深度大、透气性低、煤层松软，大部分属于较难抽放煤层和难以抽放煤层，井下煤层钻孔抽采瓦斯浓度低，不但影响了瓦斯抽采效果，也造成大量的低浓度瓦斯不能利用，直接排放到大气中，既浪费资源，又污染环境。
目前煤层瓦斯抽采钻孔封孔方法主要有聚氨酯发泡材料封孔、水泥浆封孔、专用封孔器封孔及其组合封孔。抽采钻孔瓦斯浓度低的原因是多方面的，如密封质量、封孔深度以及邻近钻孔的穿透漏气等问题。封孔深度主要是根据巷道周边的应力分布情况确定，未考虑巷道周围煤体的裂隙发育通道。为了提高抽采钻孔瓦斯浓度，封孔深度呈现加长趋势，封孔深度由5m增加到20m以上，钻孔内封孔材料长度由1~2m增加到20m左右。封孔深度的加长和封孔材料的加大，虽然能使抽采钻孔瓦斯浓度有所提高，但也带来了一系列负面影响，不但使煤层抽采区域减小，而且使封孔材料成本升高、封孔工艺复杂、工人劳动强度增大。目前由于缺乏煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法和装置，不能对抽采钻孔密封质量和漏气位置进行检测分析，难以准确判定抽采钻孔瓦斯浓度降低的原因，抽采钻孔合理封孔深度的确定存在一定的盲目性。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的是提供一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法和装置，通过检测负压状态下抽采钻孔内不同深度处的瓦斯浓度、抽采负压等，分析抽采钻孔内瓦斯运移规律，判定抽采钻孔的密封质量和漏气位置，为确定合理的封孔深度、提高抽采效率提供科学依据。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置，包括带有三个连接端口的快接三通、探测管和与探测管连接的气体分析仪，快接三通还设有采样测量口。
所述探测管盘绕在卷盘上。
一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法，包括如下步骤：（1）煤层钻孔内抽采管与抽放管路连接，并开始抽采瓦斯；（2）当抽采钻孔需要检测密封质量时，将抽采管与抽放管路分离，将一快接三通的第一连接端口、第二连接端口分别连接抽采管和抽放管路，将探测管插入快接三通的第三连接端口，探测管的端部连接气体分析仪，所述快接三通上设置采样测量口；（3）使抽采管与抽放管路连通，使抽采钻孔处于抽采负压的作用之下，通过快接三通上的采样测量口，测定抽采管孔口处的瓦斯浓度、抽采负压，启动气体分析仪，设定气体分析仪负压值等于抽采管孔口处的抽采负压；（4）将探测管深入到抽采管内或者钻孔内不同深度的测点，检测测点处的瓦斯浓度、抽采负压和气体温度；（5）根据参数测定结果，判定抽采钻孔的密封质量和漏气位置。
所述抽放管路设有开关阀，快接三通的第二连接端口通过软管接入抽放管路的开关阀；所述探测管盘绕在卷盘上。
在步骤（2）中，探测管插入第三连接端口后，将第三连接端口密封。
所述测点至少布置四个，从后至前测点依次位于抽采钻孔的孔底、抽采钻孔的中部、抽采管后端管口内、抽采管前端管口内。
本发明所述的煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置和方法，其原理是：（1）在钻孔密封质量好和钻孔周边不漏气的情况下，在抽采负压作用下，抽采钻孔内瓦斯浓度沿孔深的分布应是基本稳定一致的，抽采负压呈现线性衰减；（2）如果钻孔密封质量差或者钻孔内部某一位置漏气，在抽采负压作用下，抽采钻孔内瓦斯浓度和负压沿孔深的分布将出现突变，在孔口至漏气位置区域内瓦斯浓度急剧降低，而漏气位置至孔底区域瓦斯浓度较高；（3）在抽采钻孔正常抽采状态下，借助于一定的装置和方法，通过测定抽采钻孔内不同深度处的瓦斯浓度、抽采负压，分析瓦斯浓度、抽采负压沿孔深的分布变化规律，即可判定抽采钻孔的密封质量和漏气位置。
因此，本发明所述的煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置和方法，具有以下有益效果：（1）可在抽采钻孔正常的抽采负压状态下，将探测管放置到抽采钻孔的不同深度处，并保证快接三通的严格密封，测定抽采钻孔内部不同深处测点处的瓦斯浓度、抽采负压等参数；（2）若抽采管、密封质量有缺陷或封孔深度不够，则相应测点控制区域必然漏气，瓦斯浓度降低；（3）根据测点位置和参数测定结果，即可判定抽采钻孔的密封质量和漏气位置。
附图说明
图1是本发明的结构以及使用状态下的示意图；
图2是快接三通的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
由图1和图2所示的一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置，包括带有三个连接端口的快接三通6、探测管3和与探测管3连接的气体分析仪11，快接三通6还设有采样测量口15。所述快接三通6的三个连接端口分别为：第一连接端口12、第二连接端口13和第三连接端口14。所述探测管3为硬质软管7，探测管3盘绕在卷盘10上。所述气体分析仪11内置微型真空泵、瓦斯浓度探测元件、压力探测元件、温度探测元件，用于采集分析抽采钻孔2内预定深度处的瓦斯浓度、抽采负压。气体分析仪11为现有技术，故不详细叙述。
实施例2：
由图1和图2所示的一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法，包括如下步骤：（1）在煤层1中施工抽采钻孔2，施工完毕后，在抽采钻孔2内放入抽采管4，然后注浆封孔，用封孔材料5将抽采管4和抽采钻孔2之间的空隙密封，抽放管路9设有开关阀8，煤层1钻孔2内的抽采管4通过连接管接入抽放管路9的开关阀8，抽采管4与抽放管路9连接后开始抽采瓦斯；
（2）当发现抽采钻孔2孔口瓦斯浓度较低，抽采钻孔2需要检测密封质量时，需要采用本发明实施例1所述的煤层1瓦斯抽采钻孔2密封质量和漏气位置检测装置进行检测：
先关闭开关阀8，将抽采管4和抽放管路9之间的连接管卸掉，抽采管4与抽放管路9分离，再将快接三通6的第一连接端口12与抽采管4密封连接，快接三通6的第二连接端口13通过软管7连接抽放管路9的开关阀8，将探测管3插入快接三通6的第三连接端口14，再将第三连接端口14密封，并保证探测管3可在抽采钻孔2内自由移动，所述探测管3盘绕在卷盘上，可根据检测深度的需要，将探测管3放置于预订深度，再将探测管3的端部连接气体分析仪11；第一连接端口12与第三连接端口14相对位于快接三通6的两侧，第二连接端口13位于快接三通6的下侧，快接三通6上的采样测量口15，用于测定抽采钻孔2孔口的瓦斯浓度、抽采负压，此时处于关闭状态。
（3）连接好快接三通6后，打开开关阀8，使抽采管4与抽放管路9连通，使抽采钻孔2处于抽采负压的作用之下，这时通过快接三通6上的采样测量口15，测定抽采管4孔口处的瓦斯浓度、抽采负压；再启动气体分析仪11，设定气体分析仪11负压值等于抽采管4孔口处的抽采负压；
（4）将探测管3的管口深入到抽采管4内或者抽采钻孔2内不同深度的测点，所述测点布置四个——第一测点C1、第二测点C2、第三测点C3、第四测点C4，并且第四测点C4、第三测点C3、第二测点C2、第一测点C1从后至前依次位于抽采钻孔2的孔底、抽采钻孔2的中部、抽采管4后端管口内、抽采管4前端管口内，其中第三测点C3距离抽采管4密封段0.5~1m，第四测点C4距离抽采钻孔2孔口30~40m，依次检测第一、第二、第三、第四测点C1、C2、C3、C4处每个测点的瓦斯浓度、抽采负压和气体温度；
（5）根据参数测定结果，判定抽采钻孔2的密封质量和漏气位置，若第一测点C1处的瓦斯浓度明显低于第二测点C2处，则表明抽采管4已破坏或漏气，根据第一测点C1~第二测点C2间的瓦斯浓度变化可以判断抽采管4的完整性；若第二测点C2处的瓦斯浓度明显低于第三测点C3处，则表明封孔材料5已破坏或密封质量差，因此根据第二测点C2~第三测点C3间的瓦斯浓度变化可以判断抽采钻孔2的密封质量；若第三测点C3处的瓦斯浓度明显低于第四测点C4处，则表明存在漏气通道或封孔深度不足，因此根据第三测点C3~第四测点C4间的瓦斯浓度变化可以判断封孔深度是否足够；若第四测点C4处的瓦斯浓度明显较小，则表明抽采钻孔2的深部存在漏气通道，因此根据第四测点C4以远的瓦斯浓度变化可以判断抽采钻孔2深部是否漏气。
（6）测定结束后，将探测管3从抽采钻孔2内拔出，卸掉快接三通6，使用步骤（1）中所述的连接管重新恢复抽采钻孔2与抽放管路9的连接。这样，多条抽采钻孔2内可共用一套煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置。
当然，本发明不拘泥于上述形式，测点可根据需要设置多个，并且在步骤（6）中，煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置也可不必拆卸，通过该装置作为瓦斯抽采的常态使用。
Claims (6)
1. 一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置，其特征在于：包括带有三个连接端口的快接三通、探测管和与探测管连接的气体分析仪，快接三通还设有采样测量口。
2. 如权利要求1所述的煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置，其特征在于：所述探测管盘绕在卷盘上。
3. 一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）煤层钻孔内的抽采管与抽放管路连接，并开始抽采瓦斯；（2）当抽采钻孔需要检测密封质量时，将抽采管与抽放管路分离，将一快接三通的第一连接端口、第二连接端口分别连接抽采管和抽放管路，将探测管插入快接三通的第三连接端口，探测管的端部连接气体分析仪，所述快接三通上设置采样测量口；（3）使抽采管与抽放管路连通，使抽采钻孔处于抽采负压的作用之下，通过快接三通上的采样测量口，测定抽采管孔口处的瓦斯浓度、抽采负压，启动气体分析仪，设定气体分析仪负压值等于抽采管孔口处的抽采负压；（4）将探测管深入到抽采管内或者钻孔内不同深度的测点，检测测点处的瓦斯浓度、抽采负压和气体温度；（5）根据参数测定结果，判定抽采钻孔的密封质量和漏气位置。
4. 如权利要求3所述的煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法，其特征在于：所述抽放管路设有开关阀，快接三通的第二连接端口通过软管接入抽放管路的开关阀；所述探测管盘绕在卷盘上。
5. 如权利要求4所述的煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法，其特征在于：在步骤（2）中，探测管插入第三连接端口后，将第三连接端口密封。
6.如权利要求5所述的煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法，其特征在于：所述测点至少布置四个，从后至前测点依次位于抽采钻孔的孔底、抽采钻孔的中部、抽采管后端管口内、抽采管前端管口内。
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