CN113153273A - 一种煤层瓦斯压力测定结构及测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于矿产开采技术领域,提供了一种煤层瓦斯压力测定结构及测定方法,所述煤层瓦斯压力测定结构包括:测压孔,端部嵌入煤层内部;注浆孔,设置有若干个并以测压孔为中心呈周向分布,端部接触煤层;套管,通过填充材料固定在测压孔的内部;检测管,嵌套在套管的内部,且外端部并连通有测压件,内端开设有花眼;密封垫层,设置两个并在检测管和套管之间,且嵌套在套管内部两端形成密封腔体;注浆管,连通密封腔体;返浆管,连通密封腔体;其中,通过注浆孔内部形成填充材料形成防水壁,使测压孔处于无水环境,通过注浆管对密封腔体注入浆体,通过测压件进行压力检测。本发明优点:结构简单,检测方便,操作便捷,检测准确性好。
Description
技术领域
本发明属于矿产开采技术领域,尤其涉及一种煤层瓦斯压力测定 结构及测定方法。
背景技术
煤层瓦斯是从煤和围岩中逸出的甲烷、二氧化碳和氮等组成的混 合气体。瓦斯是煤矿生产中的有害因素,它不仅污染空气,而且当空 气中瓦斯含量为5%~16%时,遇火会引起爆炸,造成事故。煤矿井 下瓦斯压力测定工作对瓦斯治理工作尤为重要,必须要准确测定煤层 瓦斯压力为瓦斯治理工作提供技术支撑。
在煤层顶板富水情况下,顶板水往往通过围岩裂隙进入测压钻孔 中,造成测压钻孔中充满了大量水,不能准确测定孔内瓦斯压力,造 成检测数据不准。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种煤层瓦斯压力测定结构,旨在 解决检测数据不准的问题。
本发明是这样实现的,一种煤层瓦斯压力测定结构,所述煤层瓦 斯压力测定结构包括:
测压孔,端部嵌入煤层内部,用于形成安装通道;
注浆孔,设置有若干个并以测压孔为中心呈周向分布,端部接触 煤层,内部用于填充防水材料并形成防水壁;
套管,通过填充材料固定在测压孔的内部,用于形成测压通道;
检测管,嵌套在套管的内部,且外端部并连通有测压件,内端开 设有花眼;
密封垫层,设置两个并在检测管和套管之间,且嵌套在套管内部 两端形成密封腔体;
注浆管,连通密封腔体,用于浆体注入;
返浆管,连通密封腔体,用于浆体排出;
其中,通过注浆孔内部填充防水材料形成防水壁,使测压孔处于 无水环境,通过注浆管对密封腔体注入浆体,通过测压件进行压力检 测。
在本发明实施例中,先在预设的测压孔位置周围内施工若干个注 浆孔,注浆孔内端位置位于煤层处止;
利用注浆孔注入防水材料,注入压力达到预定值时,可以有效封 堵周围围岩裂隙,避免岩层中的水进入测压孔;
待注浆孔内部防水材料凝固后,先用对测压孔进行施工到距所测 煤层处停止,形成孔壁;
在孔壁中全程下套管,并对套管和孔壁之间进行填充固定,使套 管与孔壁紧密结合,同时进一步避免岩层中的水进入测压孔中;
将检测管两端密封嵌套密封垫层后下入套管中,密封垫层位于套 管两端。套管和之间利用注浆管进行注浆加固,返浆管开始返浆且达 到注浆压力后停止注浆;通过测压件,开始测定煤层瓦斯压力。
本发明的另一目的在于提供一种煤层瓦斯压力测定方法,包括: 在预设的测压孔位置施工若干个注浆孔,注浆孔内端与煤层接触;
向注浆孔注入防水材料,形成防水壁;
测压孔施工到煤层,测压孔内下套管,并对套管和孔壁之间进行 填充固定;
检测管两端密封嵌套密封垫层后下入套管中;
通过注浆管进行注浆,返浆管返浆达到注浆压力后停止注浆;
通过测压件,开始测定煤层瓦斯压力。
在本发明的一个实例中,注浆孔设置有若干个并且周向分布在测 压孔预留位置的周围,注浆孔内部的防水材料下测压孔的周围形成防 水壁,从而避免了岩层中的水进入到测压孔的检测空间,使检测准确, 通过密封垫层形成密封空间,套管进一步形成密封控制件,二度防水, 进一步增加了无水环境,套管和密封垫层配合形成闭合的密封空间, 通过检测管端部的花眼从而便于对煤层的检测,检测方便快捷。测压 孔和注浆孔可以是电钻钻孔,从而使测压孔形成方便快捷。
本发明优点:结构简单,检测方便,操作便捷,检测准确性好。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种煤层瓦斯压力测定结构的平面 结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种煤层瓦斯压力测定结构的剖视 结构示意图;
附图中:测压孔1,注浆孔2,测压孔孔壁3,铁套管4,水泥5, 外层聚氨酯6-1,内层聚氨酯6-2,注浆管7,返浆管8,镀锌钢管9, 闸阀10,测压表11,煤层12。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合 附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描 述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1-2所示,为本发明实施例提供的一种煤层瓦斯压力测定结 构的结构图,包括:
测压孔1,端部嵌入煤层12内部,用于形成安装通道;
注浆孔2,设置有若干个并以测压孔1为中心呈周向分布,端部 接触煤层12,内部用于填充防水材料并形成防水壁;
套管,通过填充材料固定在测压孔1的内部,用于形成测压通道;
检测管,嵌套在套管的内部,且外端部并连通有测压件,内端开 设有花眼;
密封垫层,设置两个并在检测管和套管之间,且嵌套在套管内部 两端形成密封腔体;
注浆管7,连通密封腔体,用于浆体注入;
返浆管8,连通密封腔体,用于浆体排出;
其中,通过注浆孔2内部填充防水材料形成防水壁,使测压孔1 处于无水环境,通过注浆管7对密封腔体注入浆体,通过测压件进行 压力检测。
在本发明实施例中,先在预设的测压孔1位置周围内施工若干个 注浆孔2,注浆孔2内端位置位于煤层12处止;
利用注浆孔2注入防水材料,注入压力达到预定值时,可以有效 封堵1周围围岩裂隙,避免岩层中的水进入测压孔1;
待注浆孔2内部防水材料凝固后,先用对测压孔1进行施工到距 所测煤层12处停止,形成孔壁3;
在孔壁3中全程下套管,并对套管和孔壁3之间进行填充固定, 使套管与孔壁3紧密结合,同时进一步避免岩层中的水进入测压孔1 中;
将检测管两端密封嵌套密封垫层后下入套管中,密封垫层位于套 管两端。套管和9之间利用注浆管7进行注浆加固,返浆管8开始返 浆且达到注浆压力后停止注浆;通过测压件,开始测定煤层12瓦斯 压力。
在本发明的一个实例中,注浆孔2设置有若干个并且周向分布在 测压孔1预留位置的周围,注浆孔2内部的防水材料下测压孔1的周 围形成防水壁,从而避免了岩层中的水进入到测压孔1的检测空间, 使检测准确,通过密封垫层形成密封空间,套管进一步形成密封控制 件,二度防水,进一步增加了无水环境,套管和密封垫层配合形成闭 合的密封空间,通过检测管端部的花眼从而便于对煤层12的检测, 检测方便快捷。测压孔1和注浆孔2可以是电钻钻孔,从而使测压孔 1形成方便快捷,检测管可以是镀锌钢管9、塑料管等,测压件可以 是压力表11、压力感应器等,检测管上可以设置有闸阀10,通过闸 阀10控制测压件的检测,是测压件在不检测时处于不检测状态,便 于保证测压件的灵敏性。套管可以是铁套管4、钢管、塑料管、铝管 等。
作为本发明的一种优选实施例,测压孔1的孔径为133-160mm, 从而便于使用Ф153mm或Ф133mm钻头进行施工,打孔方便快捷。 其中套管的直径为100-120mm其中以Ф108mm铁套管为宜,为常规 部件。便于降低测试成本。
作为本发明的一种优选实施例,套管和孔壁3之间的填充材料为 水泥、聚合物高分子材料、丙烯酸类材料5,通过水泥5进行填充固 定,固定稳定性好,填充成本低,同时具有一定的隔水能力,增加了 测压孔1的无水环境。
作为本发明的一种优选实施例,考虑到注浆孔2内部的防水材料 的隔离效果和施加成本,注浆孔2可以设置3-6个,从而形成一个筒 型的防水壁,具体的数量可以根据岩层的数量进行设计,岩层孔隙率 大的注浆孔2的数量相对增加,岩层孔隙率小的注浆孔2的数量相对 减小。其中,注浆孔2的数量以4个为宜,形成的防水壁防水效果好 有最大的节约成本。
作为本发明的一种优选实施例,密封垫层为聚氨酯、泡沫板材料 制成,防水性能好、质量轻成本低,便于施工的控制。密封垫层包括 外层聚氨酯6-1和内层聚氨酯6-2,内层聚氨酯6-2与煤层12接触, 从而密封。
作为本发明的一种优选实施例,注浆孔2的孔径为90-100mm, 通过对注浆孔2内部填充防水材料,防水材料通过岩层空隙向岩层内 部扩散,从而将水流动的空隙填充,注浆孔2的数量越大,与岩层的 接触面积越大,形成的防水壁越厚,但是测压孔1的检测空间聚会越 不稳定。
作为本发明的另一种优选实施例,注浆孔2与测压孔1之间的间 距为0.8-1.2m,,从而便于形成防水壁,提供了足够的检测空间,同 时避免了防水壁空间过大造成施工成本增加。其中以1m为宜。
如图2所示,本发明实施例还提供的一种煤层瓦斯压力测定方法,包括: 先在预设的测压孔1位置施工若干个注浆孔2,注浆孔2内端位置位于煤层 12处止;
利用注浆孔2注入防水材料,注入压力达到预定值时,可以有效 封堵1周围围岩裂隙,避免岩层中的水进入测压孔1;
待注浆孔2内部防水材料凝固后,先用对测压孔1进行施工到距 所测煤层12处停止,形成孔壁3;
在孔壁3中全程下套管,并对套管和孔壁3之间进行填充固定, 使套管与孔壁3紧密结合,同时进一步避免岩层中的水进入测压孔1 中;
将检测管两端密封嵌套密封垫层后下入套管中,密封垫层位于套 管两端。套管和9之间利用注浆管7进行注浆加固,返浆管8开始返 浆且达到注浆压力后停止注浆;通过测压件,开始测定煤层12瓦斯 压力。
作为本发明的一种优选实施例,注浆孔2和/或套管内部的注入 压力预定值为3-5MPa,其中以4MPa为最优,从而便于压力的检测。
本发明上述实施例中提供了一种煤层瓦斯压力测定结构,并基于 该煤层瓦斯压力测定结构提供了一种煤层瓦斯压力测定方法,注浆孔 2设置有若干个并且周向分布在测压孔1预留位置的周围,注浆孔2 内部的防水材料下测压孔1的周围形成防水壁,从而避免了岩层中的 水进入到测压孔1的检测空间,使检测准确,通过密封垫层形成密封 空间,套管进一步形成密封控制件,二度防水,进一步增加了无水环 境,套管和密封垫层配合形成闭合的密封空间,通过检测管端部的花 眼从而便于对煤层12的检测,检测方便快捷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在 本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应 包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种煤层瓦斯压力测定结构,其特征在于,所述煤层瓦斯压力测定结构包括:
测压孔,端部嵌入煤层内部,用于形成安装通道;
注浆孔,设置有若干个并以测压孔为中心呈周向分布,端部接触煤层,用于填充防水材料并形成防水壁;
套管,通过填充材料固定在测压孔的内部,用于形成测压通道;
检测管,嵌套在套管的内部,且外端部并连通有测压件,内端开设有花眼;
密封垫层,嵌套在检测管和套管之间,处于套管内部两端形成密封腔体;
注浆管,连通密封腔体,用于浆体注入;
返浆管,连通密封腔体,用于浆体排出;
其中,通过注浆孔内部填充防水材料形成防水壁,使测压孔处于无水环境,通过注浆管对密封腔体注入浆体,通过测压件进行压力检测。
2.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯压力测定结构,其特征在于,所述检测管上设置有闸阀。
3.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯压力测定结构,其特征在于,所述测压孔的孔径为133-160mm。
4.根据权利要求3所述的一种煤层瓦斯压力测定结构,其特征在于,所述套管的直径为100-120mm。
5.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯压力测定结构,其特征在于,所述套管和测压孔之间的填充材料为水泥、聚合物高分子材料、丙烯酸类材料。
6.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯压力测定结构,其特征在于,所述注浆孔设置3-6个。
7.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯压力测定结构,其特征在于,所述密封垫层为聚氨酯、泡沫板材料制成。
8.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯压力测定结构,其特征在于,所述注浆孔与测压孔之间的间距为0.8-1.2m。
9.一种煤层瓦斯压力测定方法,其特征在于,应用于权利要求1-8任一所述的煤层瓦斯压力测定结构,所述煤层瓦斯压力测定方法步骤如下:
在预设的测压孔位置施工若干个注浆孔,注浆孔内端与煤层接触;
向注浆孔注入防水材料;
测压孔施工到煤层,测压孔内下套管,并对套管和孔壁之间进行填充固定;
检测管两端密封嵌套密封垫层后下入套管中;
通过注浆管进行注浆,返浆管返浆达到注浆压力后停止注浆;
通过测压件,开始测定煤层瓦斯压力。
10.根据权利要求9所述的一种煤层瓦斯压力测定方法,其特征在于,所述注浆孔和/或套管内部的注入压力预定值为3-5MPa。
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