CN107524435A - 含水煤层瓦斯压力测定装置及测定方法 - Google Patents

含水煤层瓦斯压力测定装置及测定方法 Download PDF

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王凯
郑庆学
郭达
武建国
关联合
郑晓民
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Abstract

本发明涉及一种适用于倾斜向上钻孔的含水煤层瓦斯压力测定装置及测定方法。包括测压管、注浆管、注浆泵、排水排浆管、传感系统，还包括水位及排水管；所述的测压管、水位及排水管、排水排浆管、注浆管依次沿竖直方向由上到下通过固定支架固定排列于钻孔中，且长度依次变短；测压管和水位及排水管的外端分别装有水感应器、电磁阀，排水排浆管外端装有排放阀，水感应器、电磁阀与传感系统连接。本装置开辟了含水煤层钻孔瓦斯测定的新方法，可直接测定含水煤层瓦斯涌出量和含水煤层钻孔瓦斯压力，并且有效地减少了煤层中水对瓦斯压力测试的影响。其结构简单，安装便捷，操作方便，其测定结果准确，可重复使用。

Description

含水煤层瓦斯压力测定装置及测定方法
技术领域
本发明涉及煤层瓦斯压力测定装置，尤其是一种适用于倾斜向上钻孔的含水煤层瓦斯压力测定装置及测定方法。
背景技术
煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量多少，瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象的潜能大小的基本参数。在研究与评价瓦斯储量、瓦斯涌出、瓦斯流动、瓦斯抽放与瓦斯突出中，掌握准确可靠的瓦斯压力参数尤为重要。多数矿井煤系地层有含水层，当煤层钻孔受水的影响，瓦斯压力测定参数的准确性将受到严重影响。水主要来源于煤层及围岩，尤其是煤层围岩中的砂岩水,当水进入煤层瓦斯压力测定装置时，测定出来的压力并非煤层原始瓦斯压力。
目前含水煤层瓦斯压力测定主要采用排除水干扰测定方法，其主要运用了瓦斯气体在中溶解度低的特点，将测压管导入上部气体实现气水分离，进行测压。此方法主要适用于煤层涌水量少、瓦斯压力大于煤层水压的情况。若当煤层涌水量大、补给水源充足、煤层水压远大于瓦斯压力时，所测定瓦斯压力受到一定干扰而不适用。
现有的测压装置虽然带有气、水分离系统、自动排水系统，但这些装置可以实现含水煤层中气水的分离、水的自动排出，但无法确定测定压力时是否受煤层水压影响，测定结果具有滞后性，并且无法二次封孔或对封孔的时间没有评判依据的问题。
CN202057373U公开了一种富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置，在以下三种情况下会测量有误：
①如果所打钻孔向上倾斜，煤层涌入钻孔的水会液封一部分气体，使气体无法通过水分离膜，导致所测瓦斯压力不准确；
②富含水煤层涌出多为煤泥水，会堵塞水分离膜，影响气体通过导致所测瓦斯压力不准确；
③无法控制涌入钻孔的水量与排出水量平衡，当涌入钻孔水量大于排出水量时，由于水体积增加导致钻孔内压力增大，从而使富含在煤层的瓦斯不容易释放到钻孔中，导致所测瓦斯压力不准确；
CN 205370556 U 虽然带有自动排水系统、压力平衡系统，但当测压装置自动排水过程中及结束后，无法确定测压结是否受水压影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含水煤层瓦斯压力测定装置及测定方法，其适用于对含水煤层钻孔瓦斯压力的测定，能有效、安全、准确的测定含水煤层的瓦斯参数。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种含水煤层瓦斯压力测定装置，包括测压管、注浆管、注浆泵、排水排浆管、传感系统，还包括水位及排水管；所述的测压管、水位及排水管、排水排浆管、注浆管依次沿竖直方向由上到下通过固定支架固定排列于钻孔中，且长度依次变短；测压管和水位及排水管的外端分别装有水感应器、电磁阀，排水排浆管外端装有排放阀，水感应器、电磁阀与传感系统连接。
上述含水煤层瓦斯压力测定装置的测定方法，包括以下步骤：
步骤一：利用钻机对煤层或岩层进行钻孔；
步骤二：将由固定支架固定的测压管、水位及排水管、排水排浆管、注浆管塞入钻孔内，并使用聚氨酯进行封孔；
步骤三：启动传感系统并打开排放阀，当水感应器接触水时，电磁阀开启，测压管、水位及排水管、排水排浆管排放水；
步骤四：当水感应器不接触水时，电磁阀关闭，利用注浆泵开始注浆封孔，当有砂浆从排水排浆管流出时，关闭排放阀，此时封孔完毕，测压管前端的花管处于瓦斯气中；
步骤五：当电磁阀关闭一段时间后将不再启动时，读取压力表数据并记录，以此时的数据通过计算得到准确的煤层瓦斯压力；
步骤六：测定完毕，整理回收装置，便于下次使用。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：
可确定测压管进水的情况下，能够切实可行测试煤层瓦斯压力，测试工艺简单，测试成本低廉，密封性好，可重复使用；本发明为瓦斯压力测定提供了一种更为完善的装置和方法。
附图说明
图1为本发明实施例的瓦斯压力测定装置结构示意图；
图2为为煤层钻孔中瓦斯压力测定装置安装位置剖面图；
图中，1—岩层或煤层；2—花管；3—测压管；4—水位及排水管；5—排水排浆管；6—注浆管；7—煤层水；8—砂浆；9—聚氨酯；10—压力表；11—固定支架；12—传感系统；13—阀门；14—注浆泵；15—水感应器；16—电磁阀；17—排放阀；18—钻孔。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：
参见图1、图2，一种含水煤层瓦斯压力测定装置，由花管2、测压管3、水位及排水管4、排水排浆管5、注浆管6、压力表10、固定支架11、传感系统12、阀门13、注浆泵14、水感应器15、电磁阀16、排放阀17组成；测压管3、水位及排水管4、排水排浆管5、注浆管6依次沿竖直方向由上到下通过固定支架11固定排列于钻孔18中，且长度依次变短；测压管3里端装有花管2，测压管3外端分别装有压力表10、水感应器15、电磁阀16；水位及排水管4的外端分别装有水感应器15、电磁阀16；水感应器15、电磁阀16与传感系统12连接；排水排浆管5外端装有排放阀17；注浆管6连接注浆泵14，注浆管6上安装阀门13。
本实施例所述的瓦斯压力测定装置，可以适用于多角度上行孔的瓦斯压力测定，且按如下步骤进行：
步骤一：利用钻机对煤层或岩层1进行钻孔18；
步骤二：将由固定支架11固定的测压管3、水位及排水管4、排水排浆管5、注浆管6塞入钻孔18内，并使用聚氨酯9进行封孔；
步骤三：启动传感系统12和打开排放阀17，当水感应器15接触水时，电磁阀16开启，测压管3、水位及排水管4、排水排浆管5排放水；
步骤四：当水感应器15不接触水时，电磁阀16关闭，利用注浆泵14开始注浆封孔，当有砂浆8从排水排浆管5流出时，关闭排放阀17，此时封孔完毕；
步骤五：当电磁阀16关闭一段时间后将不再启动时，读取压力表10数据并记录，此时的数据可计算准确的煤层瓦斯压力；
步骤六：测定完毕，整理回收装置，便于下次使用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种含水煤层瓦斯压力测定装置，包括测压管（3）、注浆管（6）、注浆泵（14）、排水排浆管（5）、传感系统（12），其特征在于：还包括水位及排水管（4），所述的测压管（3）、水位及排水管（4）、排水排浆管（5）、注浆管（6）依次沿竖直方向由上到下通过固定支架（11）固定排列于钻孔（18）中，且长度依次变短；测压管（3）和水位及排水管（4）的外端分别装有水感应器（15）、电磁阀（16），排水排浆管（5）外端装有排放阀（17），水感应器（15）、电磁阀（16）与传感系统（12）连接。
2.一种如权利要求1所述的含水煤层瓦斯压力测定装置的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：利用钻机对煤层或岩层进行钻孔；
步骤二：将由固定支架（11）固定的测压管（3）、水位及排水管（4）、排水排浆管（5）、注浆管（6）塞入钻孔（18）内，并使用聚氨酯（9）进行封孔；
步骤三：启动传感系统（12）并打开排放阀（17），当水感应器（15）接触水时，电磁阀（16）开启，测压管（3）、水位及排水管（4）、排水排浆管（5）排放水；
步骤四：当水感应器（15）不接触水时，电磁阀（16）关闭，利用注浆泵（14）开始注浆封孔，当有砂浆（8）从排水排浆管（5）流出时，关闭排放阀（17），此时封孔完毕，测压管（3）前端的花管（2）处于瓦斯气中；
步骤五：当电磁阀（16）关闭一段时间后将不再启动时，读取压力表（10）数据并记录，以此时的数据通过计算得到准确的煤层瓦斯压力；
步骤六：测定完毕，整理回收装置，便于下次使用。
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