CN102953727A - 煤矿井下瓦斯压力测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤矿井下瓦斯压力测量系统及方法。煤矿井下瓦斯压力测量系统包括：一注浆管和一刚性返浆管；刚性返浆管的一端为花管段，刚性返浆管的另一端设置有闸阀；在刚性返浆管上还连接有弹性测量管，在刚性返浆管上紧邻连接有弹性测量管处设置有一分隔件，分隔件到闸阀之间、且靠近分隔件的刚性返浆管的侧壁上开设有返浆孔；弹性测量管的端部连接有压力测量装置。本发明的煤矿井下瓦斯压力测量系统及方法，通过将弹性测量管与刚性返浆管设置成一体，解决了现有技术中测量管漏气的问题，使测得的瓦斯压力值更加准确，消除了测量值偏低可能引发的安全隐患，且整个瓦斯压力测量过程更为简单方便。

Description

煤矿井下瓦斯压力测量系统及方法

技术领域

本发明涉及煤矿开采领域，尤其涉及一种煤矿井下瓦斯压力测量系统及方法。

背景技术

煤矿井下煤层中的瓦斯压力是瓦斯基础参数最重要指标之一，直接关系到瓦斯治理方案的决策。井巷揭煤过程中，准确测定瓦斯压力更是安全、高效、快速揭煤的关键。

图1是现有技术中的瓦斯压力测量系统的测量状态示意图。请参照图1，现有技术中的瓦斯压力测量系统包括呈长管状的测量管11和返浆管12，及呈短管状的注浆管13。测量管11和注浆管13、返浆管12的材质一样为铁管或钢管，且由于测量管11的长度需要很长，因此需通过多个短管连接在一起并在连接处需采用管箍112固定；在测量管11一端的侧壁上开设多个通孔，形成花管段111，在测量管的另一端连接有压力表4，且在靠近端口处设置有闸阀113。在利用现有技术的瓦斯压力测量系统进行测量时，需先在巷道工作面上钻出一深测量孔3，该测量孔3的开口位于岩层的表面，而测量孔3的孔底则须延伸至煤层，以在后续进行孔底封堵后使测量孔3位于煤层中的末段形成一气室31；将测量管的花管段伸入测量孔3孔底的气室31中，另一端则处于测量孔3孔口外，然后将过封堵材料置入测量孔3内形成孔底封堵段32以将气室密封，在利用封堵材料将测量孔3的孔口也密封好后(将注浆管也送入孔口后，利用封堵材料将测量管、注浆管和返浆管的周围与孔壁之间填充形成孔口封堵段33)，再通过注浆管13向测量孔3内注入水泥浆，当返浆管12开始返浆(证明水泥浆已经充至孔底封堵段32)后，关闭测量管11上的闸阀113后，便可通过压力表4的读数测量出瓦斯压力值。

现有技术中的这种瓦斯压力测量系统，其测量管为多段管通过管箍连接在一起的结构，每个连接处都可能成为一个漏气点，一旦出现漏气就会使压力表测得的值小于气室中实际的瓦斯压力值，很有可能导致危险事故发生；且返浆管与测量管一样需下到测量孔的底部，使得操作难度较大，尤其不适宜上向孔的测压操作。

发明内容

本发明提供一种煤矿井下瓦斯压力测量系统及方法，用以解决现有技术中的缺陷，实现准确、方便、安全测量煤矿井下煤层的瓦斯压力。

本发明提供一种煤矿井下瓦斯压力测量系统，包括：一注浆管和一长管状的刚性返浆管；所述刚性返浆管的一端为用于与气室相连通的花管段，所述刚性返浆管的另一端设置有闸阀；在所述刚性返浆管、且在距离所述花管段第一距离处连接有一弹性测量管，在所述刚性返浆管连接有所述弹性测量管的位置到所述闸阀之间的刚性返浆管上、且紧邻所述连接有所述弹性测量管的位置设置有一用于将所述刚性返浆管分隔开的分隔件，所述分隔件到所述闸阀之间、且靠近所述分隔件的所述刚性返浆管的侧壁上开设有返浆孔；所述弹性测量管的端部连接有压力测量装置。

本发明提供一种煤矿井下瓦斯压力测量方法，包括：

在巷道工作面上钻出测量孔，所述测量孔的底部处于煤层中，将连接有弹性测量管的刚性返浆管伸入到所述测量孔中并使所述刚性返浆管一端的花管段位于所述测量孔的底部；

在所述花管段到所述刚性返浆管连接有弹性测量管的位置之间的刚性返浆管周围与所述测量孔孔壁之间用聚氨酯填充形成孔底封堵段，以使所述测量孔的底部至所述孔底封堵段形成一气室；

将所述注浆管插入所述测量孔的孔口，且在所述注浆管、刚性返浆管及弹性测量管与所述测量孔孔壁之间用聚氨酯填充形成孔口封堵段；

通过所述注浆管向所述测量孔内注入封堵浆，待所述刚性返浆管返浆时关闭所述刚性返浆管一端的闸阀，并密封住所述注浆管的管口；

24小时后，将弹性测量管的端部与压力测量装置连接，并从压力测量装置中读数。

本发明提供的煤矿井下瓦斯压力测量系统及方法，通过将弹性测量管与刚性返浆管设置成一体，有效解决了现有技术中测量管漏气的问题，使测得的瓦斯压力值更加准确，消除了测量值偏低可能引发的安全隐患，且使整个瓦斯压力测量过程更为简单方便，提升了煤矿井下瓦斯治理水平。

附图说明

图1是现有技术中的瓦斯压力测量系统的测量状态示意图。

图2是本发明煤矿井下瓦斯压力测量系统实施例的测量状态示意图。

附图标记：

11-测量管；        12-返浆管；        13注浆管；

111-花管段；       112-管箍；         113-闸阀；

3-测量孔；         4-压力表；         31-气室；

32-孔底封堵段；    33-孔口封堵段；    21-刚性返浆管；

22-弹性测量管；    23-分隔件；        24-返浆孔；

221-十字接头；     222-透明管；       25-气水分离装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明实施例的技术方案。

图2是本发明煤矿井下瓦斯压力测量系统实施例的测量状态示意图。请参照图2，本实施例提供一种煤矿井下瓦斯压力测量系统，包括：一注浆管13和一长管状的刚性返浆管21；刚性返浆管21的一端为用于与气室相连通的花管段111，刚性返浆管21的另一端设置有闸阀113；在刚性返浆管21上、且在距离花管段111第一距离处连接有一弹性测量管22，在刚性返浆管21连接有弹性测量管22的位置到闸阀113之间的刚性返浆管21上、且紧邻连接有弹性测量管22的位置设置有一用于将刚性返浆管21分隔开的分隔件23，分隔件23到闸阀113之间、且靠近分隔件23的刚性返浆管21的侧壁上开设有返浆孔24；弹性测量管22的端部连接有压力测量装置。

具体地，刚性返浆管21可以采用内径15mm、外径21.3mm、壁厚2.75mm(4分管)的镀锌管，以获得较好的耐腐蚀性能和使用寿命(当然也可使用铁管)；可在刚性返浆管21一端的侧壁上开设多个通孔或通槽作为花管段111；由于测量孔3较深，可以将几段短管首尾连接并通过管箍112固定连接制成刚性返浆管21，但应使分隔件23与花管段111处于同一段短管上，以防止在瓦斯进入弹性测量管22之前发生泄漏。弹性测量管22可以采用直径为8mm的抗压胶管，刚性返浆管21上用于连接弹性测量管22的位置距花管段111的第一距离应不小于测量孔3中孔底封堵段32的长度，在本发明一实施例中，第一距离为孔底封堵段32的长度。用来分隔刚性返浆管21的分隔件23可以为一球阀或闸阀，并在将刚性返浆管21送入测量孔3之前将该球阀或闸阀关闭。

本实施例的煤矿井下瓦斯压力测量系统在测量瓦斯压力时，可将刚性返浆管21送入到测量孔3中，并使花管段111处于测量孔3的底部，通过孔底封堵段32将测量孔3容置花管段111的底段分隔出来作为气室31，再将注浆孔放入测量孔3的孔口中后封堵住孔口，便可由注浆管13向测量孔3内注入封堵浆(例如水泥浆)；当测量孔3内容纳的封堵浆的位置超过返浆孔24后，封堵浆便会由刚性返浆管21流出，由此便可判定注浆完成；待一定时间后，便可从压力测量装置的读数得出气室31内的瓦斯压力值。由于处于孔底封堵段32和孔口封堵段33之间的是刚性返浆管21上从分隔件23到端部的闸阀113之间的部分，且该部分占去了整个刚性返浆管21的大部分，且也是在该部分中存在管路接头，但该部分仅起到返浆作用，并不参与压力测量，瓦斯气体是通过弹性测量管22与压力测量装置连接的，因此，即使在管路接头处发生泄漏也不会影响到测得压力值的精确性，可见，本实施例的煤矿井下瓦斯压力测量系统提高了测量的精准性，且比现有技术结构简单，有力于封堵操作，从而使整个测量过程更加方便、快捷。

在上述实施例中，弹性测量管22的端部通过一十字接头221连接压力测量装置，十字接头221其余的接头中的一个通过透明管222连接有一气水分离装置25。在该气水分离装置25中瓦斯中的水可以沉积在气水分离装置25的底部，完全为气体状的瓦斯则可浮在上方，使弹性测量管22中的瓦斯压力不会因为混有水的原因而造成测得的压力值偏大；且从透明管222中，可以实时观测到气水分离的情况，从而可帮助观测者测得更准确的瓦斯压力值。

在本发明一实施例中，压力测量装置为一压力表4。

在本发明另一实施例中，压力测量装置为敏感性更高的压力传感器，更有利用实时监测瓦斯压力值变化。

在本发明一实施例中，如图2所示，花管段111的外侧包裹有过滤纱网，以防止煤层中煤屑等杂物堵住花管段111上的通孔或通槽，影响测得压力值的准确性。

在上述实施例中，注浆管13的一端设置有闸阀113，以在注浆完毕时可以方便快捷地堵住注浆管13的端口。

本发明另一实施例提供一种煤矿井下瓦斯压力测量方法，包括：

步骤301、在巷道工作面上钻出测量孔3，测量孔3的底部处于煤层中，将连接有弹性测量管22的刚性返浆管21伸入到测量孔3中并使刚性返浆管21一端的花管段111位于测量孔3的底部。具体地，该测量孔3可以为上向孔，即在位于上方的巷道工作面上向上钻进钻出的测量孔3，钻孔过程中可钻入煤层0.5～1mm即可停止，使得测量孔3末端的气室31的深度在0.5～1mm之间。然后，可将刚性返浆管21和弹性测量管22连接好，并确保分隔件23已将刚性返浆管21分别两部分(当分隔件23为闸阀113时，关闭闸阀113即可)后，将刚性返浆管21的花管段111朝上伸入测量孔3中，直至花管段111进入测量孔3底部的气室31；此时，刚性返浆管21的另一端则位于测量孔3外。

步骤302、在花管段111到刚性返浆管21连接有弹性测量管22的位置之间的刚性返浆管21周围与测量孔3孔壁之间用聚氨酯填充形成孔底封堵段32，即完成孔底封堵段32的操作，以使测量孔3的底部至孔底封堵段32形成一气室31。

步骤303、将注浆管13插入测量孔3的孔口，且在注浆管13、刚性返浆管21及弹性测量管22与测量孔3孔壁之间用聚氨酯填充形成孔口封堵段33，及完成孔口封堵段33的操作。

步骤304、通过注浆管13向测量孔3内注入封堵浆，待刚性返浆管21返浆时关闭刚性返浆管21一端的闸阀113，并密封住注浆管13的管口；其中，封堵浆可以为水和水泥按0.8∶1的配比制成的水泥浆，通过注浆管13向测量孔3内注入该水泥浆，直至刚性返浆管21返浆后，关闭闸阀113密封住刚性返浆管21，同时也可通过关闭注浆管13上的闸阀113密封住注浆管13，当注浆管13上不设置闸阀113时，可以通过其它密封物件将注浆管13处于测量孔3外的一端口密封，至此，注浆结束。

步骤305、24小时后，将弹性测量管22的端部与压力测量装置连接，并从压力测量装置中读数。在这里弹性测量管22可以采用由阻燃材料制成的抗压胶管，进一步地，弹性测量管22端部的接头可以采用十字接头221，以在连接压力测量装置的同时，还能连接气水分离装置25，以进一步排出水对测量值的影响，得到更为精准的瓦斯压力值。

本实施例提供的煤矿井下瓦斯压力测量方法，通过弹性测量管22与压力测量装置连接以测定煤层中的瓦斯压力，可以有效地减少接头、减少漏气点，从而获得更准确的压力测量值；简化了封堵过程，降低了测量操作的难度，另外，连接压力测量装置的操作也更为方便，大大方便了瓦斯压力测量的操作过程并提高了矿井生成的安全性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种煤矿井下瓦斯压力测量系统，其特征在于，包括：一注浆管和一长管状的刚性返浆管；所述刚性返浆管的一端为用于与气室相连通的花管段，所述刚性返浆管的另一端设置有闸阀；在所述刚性返浆管上、且在距离所述花管段第一距离处连接有一弹性测量管，在所述刚性返浆管连接有所述弹性测量管的位置到所述闸阀之间的刚性返浆管上、且紧邻所述连接有所述弹性测量管的位置设置有一用于将所述刚性返浆管分隔开的分隔件，所述分隔件到所述闸阀之间、且靠近所述分隔件的所述刚性返浆管的侧壁上开设有返浆孔；所述弹性测量管的端部连接有压力测量装置。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯压力测量系统，其特征在于，所述弹性测量管的端部通过一十字接头连接所述压力测量装置，所述十字接头其余的接头中的一个通过透明管连接有一气水分离装置。

3.根据权利要求1或2所述的煤矿井下瓦斯压力测量系统，其特征在于，所述压力测量装置为一压力表。

4.根据权利要求1或2所述的煤矿井下瓦斯压力测量系统，其特征在于，所述压力测量装置为压力传感器。

5.根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯压力测量系统，其特征在于，所述花管段的外侧包裹有过滤纱网。

6.根据权利要求1或2或5所述的煤矿井下瓦斯压力测量系统，其特征在于，所述第一距离为孔底封堵段的长度。

7.根据权利要求1或2或5所述的煤矿井下瓦斯压力测量系统，其特征在于，所述注浆管的一端设置有闸阀。

8.一种煤矿井下瓦斯压力测量方法，其特征在于，包括：

在巷道工作面上钻出测量孔，所述测量孔的底部处于煤层中，将连接有弹性测量管的刚性返浆管伸入到所述测量孔中并使所述刚性返浆管一端的花管段位于所述测量孔的底部；

在所述花管段到所述刚性返浆管连接有弹性测量管的位置之间的刚性返浆管周围与所述测量孔孔壁之间用聚氨酯填充形成孔底封堵段，以使所述测量孔的底部至所述孔底封堵段形成一气室；

将所述注浆管插入所述测量孔的孔口，且在所述注浆管、刚性返浆管及弹性测量管与所述测量孔孔壁之间用聚氨酯填充形成孔口封堵段；

通过所述注浆管向所述测量孔内注入封堵浆，待所述刚性返浆管返浆时关闭所述刚性返浆管一端的闸阀，并密封住所述注浆管的管口；

24小时后，将弹性测量管的端部与压力测量装置连接，并从压力测量装置中读数。

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