CN108798760A - 一种单孔测定多煤层瓦斯压力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单孔测定多煤层瓦斯压力的方法，属于煤矿安全技术领域，解决了现有技术中方法复杂、钻孔工程量大、时间成本较高的问题。所述方法，具体包括以下步骤：在测定地点待测煤层上方的巷道内，施工一个下向钻孔，所述钻孔穿过多个待测煤层；由深至浅，依次向钻孔内各待测煤层相应位置处放入高压瓦斯胶管，并注入封孔水泥，形成待测煤层的测压气室，其中，高压瓦斯胶管下放至该待测煤层底板的上方，注入的封孔水泥高度低于该待测煤层的上方煤层底板；待封孔水泥凝固后，在各个高压瓦斯胶管管口安装压力表，对各个待测煤层进行测压。实现了通过单个钻孔同时测定多个煤层瓦斯压力。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿安全技术领域，尤其涉及一种单孔测定多煤层瓦斯压力的方法。
背景技术
众所周知，煤与瓦斯突出是发生在含高压瓦斯的软媒中的一种动力现象，井下一旦发生煤与瓦斯突出事故，通常会危机井下矿工的生命，使国家的财产和经济受到损失。所以对即将开采煤层进行突出危险性鉴定，或者对某一范围内的煤层进行突出区域划分，给出该范围内的煤层在开采的过程中是否发生煤与瓦斯突出的结论，对于确定矿井设计类型，提前采取防突措施，改善煤矿管理方法，避免突出带来的危害具有重要的作用。在进行煤层的突出危险性鉴定和突出危险性区域划分时，通常要测定煤层瓦斯压力，这是衡量煤层是否突出的一个重要指标。
目前煤矿井下对多个煤层进行测压时主要采用单个钻孔测定单个煤层的瓦斯压力，通过近距离的岩层巷道向煤层打钻，将高压瓦斯胶管布置在钻孔中，把钻孔封上后，钻孔里端形成一个测压气室，高压瓦斯胶管外端连接压力表，等待瓦斯压力上升稳定，即可测定煤层的瓦斯压力。
在对多个煤层进行测压时，单个钻孔测定单个煤层瓦斯压力方法的缺点是方法复杂、钻孔工程量大、时间成本较高。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种单孔测定多煤层瓦斯压力的方法，用以解决现有技术中方法复杂，钻孔工程量较大，时间成本较高的问题。
本发明实施例提供了一种单孔测定多煤层瓦斯压力的方法，具体包括以下步骤：
在测定地点待测煤层上方的巷道内，施工一个下向钻孔，所述钻孔穿过多个待测煤层；
由深至浅，依次向钻孔内各待测煤层相应位置处放入高压瓦斯胶管，并注入封孔水泥，其中，高压瓦斯胶管下放至该待测煤层底板的上方，注入的封孔水泥高度低于该待测煤层的上方煤层底板；
待封孔水泥凝固后，在各个高压瓦斯胶管管口安装压力表，对各个待测煤层进行测压。
上述技术方案的有益效果为：通过单个钻孔可以同时测定多个煤层的瓦斯压力，方法简单、钻孔工程量小、时间成本低。
在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：
进一步地，上述钻孔的直径范围为90mm～120mm。
进一步地，向钻孔内放入高压瓦斯胶管前，先将钻孔内积水排出。
进一步地，钻孔底部低于最深待测煤层底板下方1～2米。
进一步地，上述高压瓦斯管下放至该待测煤层底板上方1～2米处，所述封孔水泥高度低于该待测煤层的上方煤层底板1～2米。
进一步地，在上述高压瓦斯胶管下端安装堵头，所述堵头用于防止注入的水泥通过堵头与孔壁之间的缝隙下漏。
上述进一步方案的有益效果为：通过堵头和水泥的作用，密封钻孔，将邻近煤层分割，使每个煤层形成单独的测压气室。
进一步地，上述堵头根据钻孔的直径进行缩放。
进一步地，上述堵头包括弧形刀片、固定装置、锥形塑性胶片和弹簧，所述弧形刀片底端与固定装置铰接，所述锥形塑性胶片中部穿过所述固定装置，侧面固定所述在弧形刀片上；所述弹簧的一端与所述弧形刀片中部连接，另一端与所述固定装置连接，并且该连接点与所述弧形刀片顶端的连线与固定装置的轴线垂直；所述固定装置固定在所述高压瓦斯胶管下端。
上述进一步方案的有益效果为：上述堵头的锥形塑性胶片下底部的直径可以根据钻孔直径的大小，进行缩小或放大。
进一步地，待封孔水泥凝固后，在各个高压瓦斯胶管管口安装压力表，具体包括：待封孔水泥凝固20～28小时后，再在各个高压瓦斯胶管管口安装压力表。
进一步地，对各个待测煤层进行测压，具体包括：待压力表数值稳定后，读取压力表数值，拆除所述压力表后，如果所述高压瓦斯胶管中涌出的是气体，则所述数值为该压力表所对应的煤层的有效瓦斯压力值，否则，所述数值无效。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例1所述方法流程图；
图2为本发明实施例1所述堵头剖面示意图；
图3为本发明实施例2所述方法流程图；
图4为本发明实施例2所述单孔测定多煤层瓦斯压力示意图。
附图标记：
1-堵头一；2-封孔水泥一；3-长高压瓦斯管；4-堵头二；5-封孔水泥二；6－短高压瓦斯管；7－弧型刀片；8－固定装置；9－锥形塑性胶片；10－弹簧。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本发明实施例提供一种单孔测定多煤层瓦斯压力的方法，所述方法流程图如图1所示。所述方法具体包括以下步骤：
在测定地点待测煤层上方的巷道内，施工一个下向钻孔，所述钻孔穿过多个待测煤层；
由深至浅，依次向钻孔内各待测煤层相应位置处放入高压瓦斯胶管，并注入封孔水泥，其中，高压瓦斯胶管下放至该待测煤层底板的上方，注入的封孔水泥高度低于该待测煤层的上方煤层底板；
待封孔水泥凝固后，在各个高压瓦斯胶管管口安装压力表，对各个待测煤层进行测压。
采用该方法，能够在一个钻孔中测量多个煤层的瓦斯压力，极大减小了测量工作量，提升了效率。
可选地，钻孔的直径范围可以为90mm～120mm。
该尺寸范围的钻孔能够满足现有的多煤层瓦斯压力测试，尺寸合适。
地下施工时，会出现积水的情况，将无法准确测得煤层的瓦斯压力，向钻孔内放入高压瓦斯胶管前，先将钻孔内积水排出，避免了上述问题的发生。
进一步地，所述钻孔底部低于最深待测煤层底板下方1～2米。
进一步地，所述高压瓦斯管下放至该待测煤层底板上方1～2米处，所述封孔水泥高度低于该待测煤层的上方煤层底板1～2米。
封孔水泥高度低于待测煤层的上方煤层底板1～2米，能更好的封堵各测压气室之间的裂隙，使待测压气室气密性更好，从而使测压结果更准确。
进一步地，在所述高压瓦斯胶管下端安装堵头，所述堵头用于防止注入的水泥通过堵头与孔壁之间的缝隙下漏。
为了在每一待测煤层间形成测压气室，通过堵头封堵水泥下漏。
进一步地，所述堵头可以根据钻孔的直径进行缩放；所述堵头剖面示意图如图2所述。
由于具体实施时，通过设置可缩放的堵头，以适应不同大小的钻孔；堵头的适配性强，能够反复应用于不同大小、不同数量的煤层压力测量，大大节省了成本。
具体地，堵头包括弧形刀片7、固定装置8、锥形塑性胶片9和弹簧10，所述弧形刀片7底端与固定装置8铰接，所述锥形塑性胶片9中部穿过所述固定装置8，侧面固定在所述弧形刀片7上；所述弹簧10的一端与所述弧形刀片7中部连接，另一端与所述固定装置8连接，并且该连接点与所述弧形刀片7顶端的连线与固定装置8得轴线垂直；所述固定装置8固定在所述高压瓦斯胶管下端。
具体的，固定装置8为中空的圆柱形结构，套设在高压瓦斯胶管下端，锥形塑性胶片9中间具有与所述固定装置外侧适配的圆孔，用于穿过所述固定装置，通过弹簧的压缩控制其展开尺寸以适配于不同大小的钻孔。
具体的，所述堵头包括若干个弧形刀片，优选为4个，所述弧形刀片沿固定装置的外圆周呈锥形张开，锥形塑性胶片9外侧面沿呈锥形张开的弧形刀片内侧固定，也可将锥形塑性胶片9内侧面沿呈锥形张开的弧形刀片外侧固定。
为了增加密封性，在实施时，可以在高压瓦斯胶管下端安装两层堵头，如图2、4所示。
进一步地，待封孔水泥凝固后，在各个高压瓦斯胶管管口安装压力表，具体包括：待封孔水泥凝固20～28小时后，再在各个高压瓦斯胶管管口安装压力表。
该凝固时间能够让水泥凝固，封堵钻孔裂隙，保证待测压室的形成，使测压结果准确。
进一步地，对各个待测煤层进行测压，具体包括：待压力表数值稳定后，读取压力表数值，拆除所述压力表后，如果所述高压瓦斯胶管中涌出的是气体，则所述数值为该压力表所对应的煤层的有效瓦斯压力值，否则，所述数值无效。
实施例2
在实施例1中，煤层数优选为2，钻孔直径优选为94mm；封孔水泥凝固时间优选为24小时；图3所示，为本发明实施例所述方法示意图，图4所示，为发明实施例所述单孔测定多煤层瓦斯压力示意图。所述方法包括：
先在测定地点待测煤层上方的巷道内用94mm的钻头施工一个近似垂直的下向钻孔直到待测2#(第二层)煤层底板下方1～2米处，提钻，将钻孔内积水排出；然后分别两次下放高压瓦斯管，两次注入封孔水泥封堵裂隙，形成两个测压气室，最后对两个测压气室进行测压。
在一个具体实施例中，所述方法具体包括以下步骤：
步骤S01：在测定地点待测煤层上方的巷道内用94mm的钻头施工一个近似垂直的下向钻孔直到待测2#煤层底板下方1～2米处，提钻，将钻孔内积水排出；
步骤S02：将带有堵头一1的长高压瓦斯管3从孔口放入钻孔中，下方管口下放至2#煤层上方1～2米处；
步骤S03：注入封孔水泥一2，将封孔水泥一2注至待测1#(第一层)煤层下方1～2米处；
步骤S04：再向钻孔中放入带有堵头二4的短高压瓦斯管6，下方管口下放至待测1#煤层上方1～2米处；
步骤S05：通过孔口人工注浆，将封孔水泥注二5至孔口；
步骤S06：待封口水泥凝固24小时将两压力表分别与两个高压瓦斯胶管接头接好，并在压力表上标注好所测煤层编号，静待瓦斯压力上升；
步骤S07：安排特定的观察员，每日对压力表进行读数并做好记录，当压力表上的读数稳定20天后，即可将压力表拆除；
步骤S08：拆除压力表后，观察高压瓦斯管中涌出的是气体还是水，若涌出的是气体则压力表的稳定读数为该钻孔的有效瓦斯压力值，若涌出的是水，且与当地水压相近，则该钻孔测得的压力为当地水压，该钻孔测得的压力值无效；
步骤S09：在附近另外施工一个钻孔，重复以上过程，测定待测煤层的压力；
需要说明的是，如若两个钻孔的测定压力数据都有效，则取两个数据中数值较大的一个作为测定煤层压力值；如若两个钻孔中只有一个钻孔的测定压力数据有效，则取有效钻孔的测定压力数据作为待测煤层压力值；如若两个钻孔的测定压力数据都无效，则在附近另打一个孔，重复以上过程，最终确定待测煤层的压力。
综上所述，本发明提供了一种单孔测定多煤层瓦斯压力的方法，通过单个钻孔同时测定多个煤层的瓦斯压力，方法简单，钻孔工程量小，时间成本低。
需要说明的是，上述实施例之间，其相同或相似之处可相互借鉴。
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揭露的技术范围内，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 (10)
1.一种单孔测定多煤层瓦斯压力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在测定地点待测煤层上方的巷道内，施工一个下向钻孔，所述钻孔穿过多个待测煤层；
由深至浅，依次向钻孔内各待测煤层相应位置处放入高压瓦斯胶管，并注入封孔水泥，形成待测煤层的测压气室，其中，高压瓦斯胶管下放至该待测煤层底板的上方，注入的封孔水泥高度低于该待测煤层的上方煤层底板；
待封孔水泥凝固后，在各个高压瓦斯胶管管口安装压力表，对各个待测煤层进行测压。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述钻孔的直径范围为90mm～120mm。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，向钻孔内放入高压瓦斯胶管前，先将钻孔内积水排出。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述钻孔底部低于最深待测煤层底板下方1～2米。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述高压瓦斯管下放至该待测煤层底板上方1～2米处，所述封孔水泥高度低于该待测煤层的上方煤层底板1～2米。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在所述高压瓦斯胶管下端安装堵头，所述堵头用于防止注入的水泥通过堵头与孔壁之间的缝隙下漏。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述堵头根据钻孔的直径进行缩放。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述堵头包括弧形刀片、固定装置、锥形塑性胶片和弹簧，所述弧形刀片底端与固定装置铰接，所述锥形塑性胶片中部穿过所述固定装置，侧面固定在所述弧形刀片上；所述弹簧的一端与所述弧形刀片中部连接，另一端与所述固定装置连接，并且该连接点与所述弧形刀片顶端的连线与固定装置的轴线垂直；所述固定装置固定套设在所述高压瓦斯胶管下端。
9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，待封孔水泥凝固后，在各个高压瓦斯胶管管口安装压力表，具体包括：待封孔水泥凝固20～28小时后，再在各个高压瓦斯胶管管口安装压力表。
10.根据权利要求1所述方法，其特征在于，对各个待测煤层进行测压，具体包括：待压力表数值稳定后，读取压力表数值，拆除所述压力表后，如果所述高压瓦斯胶管中涌出的是气体，则所述数值为该压力表所对应的煤层的有效瓦斯压力值，否则，所述数值无效。
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| CN108798760B (zh) | 2019-08-02 |
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