CN114575828A - 一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置及使用方法，其包括：同轴三芯推杆，所述同轴三芯推杆的尾端伸入钻孔内并与煤层相接触，且所述同轴三芯推杆外侧面的尾部间隔套设有第一长柔性胶囊和第二长柔性胶囊，所述第一长柔性胶囊和第二长柔性胶囊膨胀后均能够与所述钻孔的内壁相贴合，从而使得所述第一长柔性胶囊和第二长柔性胶囊之间形成黏液密封区，所述第二长柔性胶囊与所述煤层之间形成测压气室。本发明装置解决了传统瓦斯压力测定装置及方法必须依靠附近巷道进行瓦斯压力测定，且测压距离短、周期长的缺点，具有测压周期短、可利用远距离巷道精准测试、成本低廉的优点。
Description
技术领域
本发明具体涉及煤层瓦斯压力测定装置技术领域，具体是一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置及使用方法。
背景技术
煤层瓦斯压力作为矿井的基础参数之一,是确定煤层瓦斯含量和进行矿井瓦斯危险性评价的重要依据,也是国内外突出预测的主要判别指标，因此,准确获取煤层瓦斯压力参数,对于指导煤矿安全生产具有重要的现实意义。
目前我国主要采取直接测压法对煤层瓦斯压力进行测定，其方案是从岩巷或煤巷向煤层施工钻孔,然后利用封孔材料和测压仪测定煤层瓦斯压力，但传统方法其钻孔长度一般为十几米～几十米，无法对远距离的煤层进行瓦斯压力测定，对远距离的煤层进行瓦斯压力测定时，需要在待测煤层附近专门施工巷道，然后再向测压点施工测压钻孔进行瓦斯压力测定，但是施工专用煤巷或者岩巷耗资巨大且周期长，无法满足煤矿生产及工程实际需求。
发明内容
为此，本发明提出一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置及使用方法以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置，其包括：
同轴三芯推杆，所述同轴三芯推杆的尾端伸入钻孔内并与煤层相接触，且所述同轴三芯推杆外侧面的尾部间隔套设有第一长柔性胶囊和第二长柔性胶囊，所述第一长柔性胶囊和第二长柔性胶囊膨胀后均能够与所述钻孔的内壁相贴合，从而使得所述第一长柔性胶囊和第二长柔性胶囊之间形成黏液密封区，所述第二长柔性胶囊与所述煤层之间形成测压气室；
输水软管，所述输水软管的输出端分叉连通于所述第一长柔性胶囊和第二长柔性胶囊的内腔中，所述输水软管的输入端伸出同轴三芯推杆外并与手动液压泵相连接；
输液软管，所述输液软管的输出端与所述黏液密封区相连通，所述输液软管的输入端伸出同轴三芯推杆外并与电动液压泵相连接；
以及测压软管，所述测压软管的输出端与瓦斯测压区相连通，所述测压软管的输入端伸出同轴三芯推杆外并与四通的一端口相连接，所述四通的另外三个端口处分别固定安装有压力表、补气装置和泄压阀门。
进一步，作为优选，所述输水软管的两个输出端口向两个长柔性胶囊中注入高压力水实现胶囊膨胀封孔。
进一步，作为优选，所述输液软管的输出端口向黏液密封区注入黏液进一步优化封孔效果。
进一步，作为优选，所述测压软管输出端采用软管接头与筛孔管相连接，所述筛孔管的外表面上设置有过滤层。
进一步，作为优选，所述同轴三芯推杆的内壁上依次间隔固定有第一金属卡环、第二金属卡环以及第三金属卡环。
进一步，作为优选，所述第一金属卡环和第二金属卡环之间的距离与第二金属卡环和第三金属卡环之间的距离均设置为50cm。
一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置的使用方法，其包括以下步骤：
S1：预先使用钻机向待测煤层施工远距离钻孔，钻孔完成后退出钻杆和钻头；
S2：利用钻机和多根同轴三芯钻杆将瓦斯压力测定装置送入孔底的煤层瓦斯压力测试区域；
S3：加大手动液压泵的压力逐渐实现第一长柔性胶囊和第二长柔性胶囊的膨胀封孔；
S4：加大电动液压泵压力，使黏液充满黏液密封区并堵塞钻孔壁周围的裂隙；同时保证电动液压泵的压力小于第一长柔性胶囊和第二长柔性胶囊的封孔压力，避免第一长柔性胶囊和第二长柔性胶囊被破坏；
S5：通过补气装置向测压气室充入适量惰性气体(N2、CO2或其他惰性气体)，且充入的气体压力宜为预计的煤层瓦斯压力的0.5倍；
S6：应每天观测一次测定压力表读数，并认真记录；
S7：当瓦斯压力读数变化三天内小于0.015MPa时，测压工作即可结束；否则，应延长瓦斯压力观测时间；稳定后的压力值即为测压点的煤层瓦斯压力；
S8：先打开四通上的泄压阀门，放出测压气室内的气体，然后再打开手动液压泵和电动液压泵上的溢流阀，待封孔胶囊内的水和黏液密封区内的自由黏液流出后，在确保安全的情况下逐根退出同轴三芯推杆和相关远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置。
本发明采用以上技术,与现有的技术相比具有以下有益效果：本发明利用柔性胶囊——密封黏液封孔测压法，实现远距离深孔煤层瓦斯压力的测定，解决了传统测压方法测定距离短，必须有邻近巷道才能进行瓦斯压力测定的缺点，降低了物资损耗，并可通过主动补气的方法减少瓦斯压力测定时间；在钻孔封孔条件较差时，可通过增加柔性胶囊数量、及时对胶囊和黏液密封区补液等方法改善钻孔密封效果，提高煤层瓦斯压力测定精度；同时，通过施工定向钻孔向目标煤层钻进，可使钻孔轨迹可控，有效避开地质复杂区域，测定结果更准确。
附图说明
图1为一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置的施工示意图；
图2为一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置的局部结构示意图；
图3为一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置中同轴三芯推杆的结构剖视图。
图中：1、补气装置；2、手动液压泵；3、电动液压泵；4、四通；5、压力表；6、输水软管；7、测压软管；8、输液软管；9A、第一长柔性胶囊；9B、第二长柔性胶囊；10、同轴三芯推杆；11、钻孔；12、黏液密封区；13、测压气室；14、煤层；15A、第一金属卡环；15B、第二金属卡环；15C、第三金属卡环；16、筛孔管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：请参阅附图1-3，本发明提供一种技术方案：一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置，其包括：
同轴三芯推杆10，同轴三芯推杆10的尾端伸入钻孔11内并与煤层14相接触，且同轴三芯推杆10外侧面的尾部间隔套设有第一长柔性胶囊9A和第二长柔性胶囊9B，第一长柔性胶囊9A和第二长柔性胶囊9B膨胀后均能够与钻孔11的内壁相贴合，从而使得第一长柔性胶囊9A和第二长柔性胶囊9B之间形成黏液密封区12，第二长柔性胶囊9B与煤层14之间形成测压气室13；
输水软管6，输水软管6的输出端分叉连通于第一长柔性胶囊9A和第二长柔性胶囊9B的内腔中，输水软管6的输入端伸出同轴三芯推杆10外并与手动液压泵2相连接；
输液软管8，输液软管8的输出端与黏液密封区12相连通，输液软管8的输入端伸出同轴三芯推杆10外并与电动液压泵3相连接；
以及测压软管7，测压软管7的输出端与测压气室13相连通，测压软管7的输入端伸出同轴三芯推杆10外并与四通4的一端口相连接，四通4的另外三个端口处分别固定安装有压力表5、补气装置1和泄压阀门；具体的，压力表5用于测定煤层瓦斯压力，补气装置1向测压气室13注入惰性气体以减短瓦斯压力测定时间；
更进一步的，柔性胶囊的数量可根据煤层实际情况调节，对裂隙比较发育的煤层进行瓦斯压力测定时，可通过增加柔性胶囊的数量改善钻孔封堵效果，比如说，三个柔性胶囊即可形成两个黏液密封区。
本实施例中，各部分压力满足：长柔性胶囊膨胀封孔压力>黏液密封区压力>煤层待测瓦斯压力。
本实施例中，测压软管7输出端采用软管接头与筛孔管16相连接，筛孔管16的外表面上设置有过滤层，保证瓦斯气体顺畅流通的同时阻止煤粉等杂质进入测压软管7。
本实施例中，同轴三芯推杆10的内壁上依次间隔固定有第一金属卡环15A、第二金属卡环15B以及第三金属卡环15C；
具体的，同轴三芯推杆10的长度设置为1.5m；第一金属卡环15A、第二金属卡环15B以及第三金属卡环15C均用于固定输水软管6、测压软管7和输液软管8，防止同轴三芯推杆10跟随钻头旋转时发生软管缠绕现象，造成各软管堵塞甚至出现部分软管断裂等情况。
本实施例中，第一金属卡环15A和第二金属卡环15B之间的距离与第二金属卡环15B和第三金属卡环15C之间的距离均设置为50cm。
一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置的使用方法，其包括以下步骤：
S1：预先使用钻机向待测煤层施工远距离钻孔，钻孔完成后退出钻杆和钻头；
S2：利用钻机和多根同轴三芯推杆10将瓦斯压力测定装置送入孔底的煤层14的瓦斯测压区域；
S3：加大手动液压泵2的压力逐渐实现第一长柔性胶囊9A和第二长柔性胶囊9B的膨胀封孔；
S4：加大电动液压泵3压力，使黏液充满黏液密封区12并堵塞钻孔壁周围的裂隙；同时保证电动液压泵3的压力小于第一长柔性胶囊9A和第二长柔性胶囊9B的封孔压力，避免第一长柔性胶囊9A和第二长柔性胶囊9B被破坏；
S5：通过补气装置1向测压气室13充入适量惰性气体(N2、CO2、或其他惰性气体)，且充入的气体压力宜为预计的煤层瓦斯压力的0.5倍；
S6：应每天观测一次测定压力表读数，并认真记录；
S7：当瓦斯压力读数变化三天内小于0.015MPa时，测压工作即可结束；否则，应延长瓦斯压力观测时间；稳定后的压力值即为测压点的煤层瓦斯压力；
S8：打开四通4上的泄压阀门，先放出测压气室13内的气体，然后再打开手动液压泵2和电动液压泵3上的溢流阀，待封孔胶囊9内的水和黏液密封区12内的自由黏液流出后，在确保安全的情况下逐根退出同轴三芯推杆10和相关远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置，其特征在于，其包括：
同轴三芯推杆(10)，所述同轴三芯推杆(10)的尾端伸入钻孔(11)内并与煤层(14)相接触，且所述同轴三芯推杆(10)外侧面的尾部间隔套设有第一长柔性胶囊(9A)和第二长柔性胶囊(9B)，所述第一长柔性胶囊(9A)和第二长柔性胶囊(9B)膨胀后均能够与所述钻孔(11)的内壁相贴合，从而使得所述第一长柔性胶囊(9A)和第二长柔性胶囊(9B)之间形成黏液密封区(12)，所述第二长柔性胶囊(9B)与所述煤层(14)之间形成测压气室(13)；
输水软管(6)，所述输水软管(6)的输出端分叉连通于所述第一长柔性胶囊(9A)和第二长柔性胶囊(9B)的内腔中，所述输水软管(6)的输入端伸出同轴三芯推杆(10)外并与手动液压泵(2)相连接；
输液软管(8)，所述输液软管(8)的输出端与所述黏液密封区(12)相连通，所述输液软管(8)的输入端伸出同轴三芯推杆(10)外并与电动液压泵(3)相连接；
以及测压软管(7)，所述测压软管(7)的输出端与瓦斯测压区(13)相连通，所述测压软管(7)的输入端伸出同轴三芯推杆(10)外并与四通(4)的一端口相连接，所述四通(4)的另外三个端口处分别固定安装有压力表(5)、补气装置(1)和泄压阀门。
2.根据权利要求1所述的一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置，其特征在于：所述输水软管(6)的两个输出端口分别向两个长柔性胶囊(9)注入高压力水实现胶囊膨胀封孔。
3.根据权利要求2所述的一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置，其特征在于：所述输液软管(8)的输出端口向黏液密封区(12)注入黏液进一步优化封孔效果。
4.根据权利要求3所述的一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置，其特征在于：所述测压软管(7)输出端采用软管接头与筛孔管(16)相连接，所述筛孔管(16)的外表面上设置有过滤层。
5.根据权利要求4所述的一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置，其特征在于：所述同轴三芯推杆(10)的内壁上依次间隔固定有第一金属卡环(15A)、第二金属卡环(15B)以及第三金属卡环(15C)。
6.根据权利要求5所述的一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置，其特征在于：所述第一金属卡环(15A)和第二金属卡环(15B)之间的距离与第二金属卡环(15B)和第三金属卡环(15C)之间的距离均设置为50cm。
7.一种远距离深孔煤层瓦斯压力测定装置的使用方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1：预先使用钻机向待测煤层施工远距离钻孔，钻孔完成后退出钻杆和钻头；
S2：利用钻机和多根同轴三芯推杆(10)将瓦斯压力测定装置送入孔底的煤层(14)瓦斯压力测试区域；
S3：加大手动液压泵(2)的压力逐渐实现第一长柔性胶囊(9A)和第二长柔性胶囊(9B)的膨胀封孔；
S4：加大电动液压泵(3)的压力，使黏液充满黏液密封区(12)并堵塞钻孔壁周围的裂隙；同时保证电动液压泵(3)的压力小于第一长柔性胶囊(9A)和第二长柔性胶囊(9B)的封孔压力，避免第一长柔性胶囊(9A)和第二长柔性胶囊(9B)被破坏；
S5：通过补气装置(1)向测压气室(13)充入适量惰性气体，且充入的气体压力宜为预计的煤层瓦斯压力的0.5倍；
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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