CN114607361A - 一种同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法，步骤如下：(1)施工下向倾斜测压钻孔；(2)下放第一煤层测压管，待管头到达最下部煤层，下放挡板、聚氨酯封堵材料；待封堵材料凝固，安装瓦斯压力表；(3)下放第二煤层测压管，待管头到达第二层煤层，下放挡板、聚氨酯封堵材料；待封堵材料凝固，安装瓦斯压力表；(4)下放第n煤层测压管，待管头到达第n层煤层下放挡板、聚氨酯封堵材料；待封堵材料凝固后，安装瓦斯压力表；(5)向钻孔内注高水速凝材料；(6)瓦斯压力表通过光纤连接，并与地面控制系统连接。本发明仅通过施工一个测压钻孔，即可同时测试煤层群两个或多个相邻煤层压力，具有节约成本、测试准确的优点。
Description
技术领域
本发明涉及煤层瓦斯压力测量方法，尤其涉及一种同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法。
背景技术
我国煤炭赋存地质条件复杂，多呈煤层群，且煤层间距近。准确测定煤层瓦斯压力对于煤矿瓦斯等级鉴定及煤层瓦斯含量测试具有重要意义。
现有的煤层瓦斯压力测定方法中，每个钻孔只能测定一个煤层的瓦斯压力，如需测定煤层群中两个或多个煤层瓦斯压力，只能通过施工若干个钻孔后逐个封孔测定。该方法不仅费时费力、成本高，而且还存在封孔失败的可能性。
因此，如何实现多煤层瓦斯压力同时测定，是目前急需解决的难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法，包括如下步骤：
(1)在煤巷中向邻近下部煤层方向施工钻孔；所述钻孔倾斜设置，且钻孔底部进入煤层底板一定距离；钻孔施工完毕后，采用抽水泵，通过泵连接柔性管道抽出钻孔内积水；
(2)下放第一煤层测压管于施工的钻孔内；待第一煤层测压管管头到达最下部煤层位置，再沿所述第一煤层测压管依次下放挡板、聚氨酯封堵材料；待聚氨酯封堵材料凝固后，在第一煤层测压管上安装相应瓦斯压力表；
(3)下放第二煤层测压管；待第二煤层测压管管头到达相对所述最下部煤层的第二层煤层位置，再沿所述第二煤层测压管依次下放挡板、聚氨酯封堵材料于该煤层位置；待聚氨酯封堵材料凝固后，在第二煤层测压管上安装相应瓦斯压力表；
(4)下放第n煤层测压管；待第n煤层测压管管头到达相对所述最下部煤层的第n层煤层位置，再沿所述第n煤层测压管依次下放挡板、聚氨酯封堵材料；待聚氨酯封堵材料凝固后，在第n煤层测压管上安装相应瓦斯压力表；
(5)通过注浆管向钻孔内注高水速凝材料；待高水速凝材料注到孔口后，停止注浆，并撤出注浆管；
(6)各瓦斯压力表通过光纤连接，并与地面控制系统连接。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)中，所述钻孔底部进入煤层底板0.5m，孔径为92mm。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)中，挡板在倾斜钻孔内的位置具体位于最下部煤层与其上部岩层的交界处，第一煤层测压管管头位于挡板之下，聚氨酯封堵材料位于挡板之上；
所述步骤(3)中，挡板在倾斜钻孔内的位置具体位于第二层煤层与其上部岩层的交界处，第二煤层测压管管头位于该挡板之下，聚氨酯封堵材料位于该挡板之上；
所述步骤(4)中，挡板在倾斜钻孔内的位置具体位于第n煤层与其上部岩层的交界处，第n煤层测压管管头位于该挡板之下，聚氨酯封堵材料位于该挡板之上。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)、(3)、(4)中，第一煤层测压管、第二煤层测压管、第n煤层测压管均为不锈钢材质，且管头均由筛管构成。瓦斯气体经由筛管进入测压管。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)、(3)、(4)中，聚氨酯封堵材料包括如下重量份数的原料：聚醚多元醇20～30份，蓖麻油多元醇10～15份，甲基膦酸二甲酯10～15份，二羟甲基丙酸1.5～2.5份，磷酸酯二醇OP550 1.5～2.5份，二月桂酸二丁基锡0.5～0.85份，二苯基甲烷二异氰酸酯55～65份。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(5)中，高水速凝材料由A料与B料按照重量比1:1混合构成，且混合后加入90％～95％水进行使用；其中，所述A料包括如下重量份数的原料：铝土矿50～70份，复合超缓凝分散剂5～10份；B料包括如下重量份数的原料：石灰10～30份，石膏混10～30份，白方甲托悬浮剂5～10份，复合速凝早强剂5～10份。
作为本发明的优选方式之一，所述复合超缓凝分散剂包括六偏磷酸钠、膦丁烷三羧酸和水；所述六偏磷酸钠、膦丁烷三羧酸和水的重量比为(10～15):1:3。
作为本发明的优选方式之一，所述复合速凝早强剂包括碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚硝酸钠；所述碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚硝酸钠的重量比为1:3:(15～20):(15～20)。
作为本发明的优选方式之一，所述瓦斯压力表具体为电阻远传压力表。
作为本发明的优选方式之一，所述电阻远传压力表内部设置有滑线电阻式发送器；所述滑线电阻式发送器将压力值信号通过光纤传至远离测量位置的二次仪表上，所述二次仪表联网地面控制系统，实现远距离传输，在井上调度中心联网显示压力表读数。
本发明相比现有技术的优点在于：
(1)本发明仅通过施工一个测压钻孔，即可同时测试煤层群两个或多个相邻煤层压力，具有节约成本、测试准确的优点；
(2)钻孔施工中，本领域多采用垂直钻孔，这样巷道下面的煤层会受到采动影响，直接影响测压结果的准确性；本发明选择在远离测压位置的巷道进行倾斜开钻施工，能有效避免上述问题；
(3)本发明采用的聚氨酯封堵材料具有以下优势：a在不影响封堵材料所要求的固结强度的前提下，使聚氨酯固结体在膨胀倍数上有明显的提升，保证了该产品在裂缝填充过程中相比其他产品有更大的密实性；b利用多官能度聚醚多元醇增加了反应物交联度，显著提高了产品强度；c以蓖麻油多元醇样品替代部分的聚醚多元醇，提高了反应速率，降低了成本；
(4)本发明封孔时，采用高水速凝材料代替传统水泥砂浆，具有以下优势：高水速凝材料的A、B两种主料单浆液可持续35～48h不凝固，混合以后浆液可快速水化并凝固；并且，固结体初凝强度约为最终强度的20％，后期强度增长较为缓慢；
(5)本发明在测压管上安装的瓦斯压力表具体选用电阻远传压力表，电阻远传压力表内部设置有滑线电阻式发送器；所述滑线电阻式发送器将压力值信号通过光纤传传至远离测量位置的二次仪表上，所述二次仪表联网地面控制系统；据此实现数值的远距离传输。
附图说明
图1是实施例1封孔方法的各结构示意图；
图2是图1中的A部结构放大图。
图中：1为钻孔，2为第一煤层测压管，3为最下部煤层，4为第一挡板，5为第一聚氨酯封堵材料，6为第一瓦斯压力表，7为第二煤层测压管，8为第二层煤层，9为第二挡板，10为第二聚氨酯封堵材料，11为第二瓦斯压力表，12为注浆管，13为高水速凝材料，14为地面控制系统。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的一种同时测定近距离煤层群(双煤层)瓦斯压力的方法，参照图1、图2，包括如下步骤：
(1)在煤巷中向邻近下部煤层方向施工倾斜钻孔1，钻孔1底部进入煤层底板0.5m(钻孔1长度距离)，孔径为92mm；钻孔1施工完毕后，采用抽水泵，通过泵连接柔性管道抽出钻孔1内积水。
(2)下放第一煤层测压管2于施工的钻孔1内；待第一煤层测压管2管头到达最下部煤层3位置，再沿第一煤层测压管2依次下放第一挡板4、第一聚氨酯封堵材料5；待第一聚氨酯封堵材料5凝固后，在第一煤层测压管2上安装第一瓦斯压力表6。其中，第一挡板4在钻孔1内的位置具体位于最下部煤层3与其上部岩层的交界处，第一煤层测压管2管头位于第一挡板4之下，第一聚氨酯封堵材料5位于第一挡板4之上。
(3)下放第二煤层测压管7；待第二煤层测压管7管头到达相对最下部煤层3的第二层煤层8位置，再沿第二煤层测压管8依次下放第二挡板9、第二聚氨酯封堵材料10于该煤层位置；待第二聚氨酯封堵材料10凝固后，在第二煤层测压管7上安装第二瓦斯压力表11。其中，第二挡板9在钻孔1内的位置具体位于第二层煤层8与其上部岩层的交界处，第二煤层测压管7管头位于第二挡板9之下，第二聚氨酯封堵材料10位于第二挡板9之上。
(4)通过注浆管12向钻孔1内注高水速凝材料13；待高水速凝材料13注到孔口后，停止注浆，并撤出注浆管12。
(5)各瓦斯压力表采用电阻远传压力表(中国红旗仪表有限公司生产的YTZ-电阻远传压力表)，通过光纤连接，并与地面控制系统14连接。
具体地，本实施例中，各煤层测压管均为不锈钢材质，且管头均由筛管构成，瓦斯气体经由筛管进入测压管。
具体地，本实施例中，电阻远传压力表内部设置有滑线电阻式发送器；滑线电阻式发送器将压力值信号通过光纤传至远离测量位置的二次仪表上，二次仪表联网地面控制系统，实现远距离传输，在井上调度中心联网显示压力表读数。
应用原理：
利用同一个钻孔1测试两个煤层的瓦斯压力：先在钻孔1内下放第一煤层测压管2，测试管管头由筛管构成(用于瓦斯进入)；再下放第一挡板4、第一聚氨酯封堵材料5封堵最下部煤层3，使得最下部煤层3瓦斯无法通过管道进入到上部煤层；接着，下放第二煤层测压管7，测试管管头由筛管构成(用于瓦斯进入)；再下放第二挡板9、第二聚氨酯封堵材料10封堵第二层煤层8，并注入高水速凝材料13实现封闭。
实施例2
本实施例的一种同时测定近距离煤层群(三煤层)瓦斯压力的方法，与实施例1基本相同，主要不同之处在于，在所述步骤(3)与步骤(4)之间还包括以下步骤：下放第三煤层测压管；待第三煤层测压管管头到达相对最下部煤层的第三层煤层位置，再沿第三煤层测压管依次下放第三挡板、第三聚氨酯封堵材料；待第三聚氨酯封堵材料凝固后，在第三煤层测压管上安装第三瓦斯压力表。其中，第三挡板在倾斜钻孔内的位置具体位于第三煤层与其上部岩层的交界处，第三煤层测压管管头位于第三挡板之下，第三聚氨酯封堵材料位于第三挡板之上。
实施例3
本实施例的一种上述实施例中采用的聚氨酯封堵材料：
所述聚氨酯封堵材料包括如下重量份数的原料：聚醚多元醇20份，蓖麻油多元醇10份，甲基膦酸二甲酯10份，二羟甲基丙酸1.5份，磷酸酯二醇OP5501.5份，二月桂酸二丁基锡0.5份，二苯基甲烷二异氰酸酯55份。
实施例4
本实施例的一种上述实施例中采用的聚氨酯封堵材料：
所述聚氨酯封堵材料包括如下重量份数的原料：聚醚多元醇25份，蓖麻油多元醇12份，甲基膦酸二甲酯12份，二羟甲基丙酸2份，磷酸酯二醇OP550 2份，二月桂酸二丁基锡0.6份，二苯基甲烷二异氰酸酯60份。
实施例5
本实施例的一种上述实施例中采用的聚氨酯封堵材料：
所述聚氨酯封堵材料包括如下重量份数的原料：聚醚多元醇30份，蓖麻油多元醇15份，甲基膦酸二甲酯15份，二羟甲基丙酸2.5份，磷酸酯二醇OP5502.5份，二月桂酸二丁基锡0.85份，二苯基甲烷二异氰酸酯65份。
实施例6
本实施例的一种上述实施例中采用的高水速凝材料：
所述高水速凝材料由A料与B料按照重量比1:1混合构成，且混合后加入90％水进行使用；其中，A料包括如下重量份数的原料：铝土矿50份，复合超缓凝分散剂5份；B料包括如下重量份数的原料：石灰10份，石膏混10份，白方甲托悬浮剂5份，复合速凝早强剂5份。
进一步地，复合超缓凝分散剂包括六偏磷酸钠、膦丁烷三羧酸和水；所述六偏磷酸钠、膦丁烷三羧酸和水的重量比为10:1:3。
进一步地，复合速凝早强剂包括碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚硝酸钠；所述碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚硝酸钠的重量比为1:3:15:15。
实施例7
本实施例的一种上述实施例中采用的高水速凝材料：
所述高水速凝材料由A料与B料按照重量比1:1混合构成，且混合后加入93％水进行使用；其中，A料包括如下重量份数的原料：铝土矿60份，复合超缓凝分散剂8份；B料包括如下重量份数的原料：石灰20份，石膏混20份，白方甲托悬浮剂8份，复合速凝早强剂8份。
进一步地，复合超缓凝分散剂包括六偏磷酸钠、膦丁烷三羧酸和水；所述六偏磷酸钠、膦丁烷三羧酸和水的重量比为12:1:3。
进一步地，复合速凝早强剂包括碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚硝酸钠；所述碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚硝酸钠的重量比为1:3:18:18。
实施例8
本实施例的一种上述实施例中采用的高水速凝材料：
所述高水速凝材料由A料与B料按照重量比1:1混合构成，且混合后加入95％水进行使用；其中，A料包括如下重量份数的原料：铝土矿70份，复合超缓凝分散剂10份；B料包括如下重量份数的原料：石灰30份，石膏混30份，白方甲托悬浮剂10份，复合速凝早强剂10份。
进一步地，复合超缓凝分散剂包括六偏磷酸钠、膦丁烷三羧酸和水；所述六偏磷酸钠、膦丁烷三羧酸和水的重量比为15:1:3。
进一步地，复合速凝早强剂包括碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚硝酸钠；所述碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚硝酸钠的重量比为1:3:20:20。
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)
1.一种同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在煤巷中向邻近下部煤层方向施工钻孔；所述钻孔倾斜设置，且钻孔底部进入煤层底板一定距离；钻孔施工完毕后，采用抽水泵，通过泵连接柔性管道抽出钻孔内积水；
(2)下放第一煤层测压管于施工的钻孔内；待第一煤层测压管管头到达最下部煤层位置，再沿所述第一煤层测压管依次下放挡板、聚氨酯封堵材料；待聚氨酯封堵材料凝固后，在第一煤层测压管上安装相应瓦斯压力表；
(3)下放第二煤层测压管；待第二煤层测压管管头到达相对所述最下部煤层的第二层煤层位置，再沿所述第二煤层测压管依次下放挡板、聚氨酯封堵材料于该煤层位置；待聚氨酯封堵材料凝固后，在第二煤层测压管上安装相应瓦斯压力表；
(4)下放第n煤层测压管；待第n煤层测压管管头到达相对所述最下部煤层的第n层煤层位置，再沿所述第n煤层测压管依次下放挡板、聚氨酯封堵材料；待聚氨酯封堵材料凝固后，在第n煤层测压管上安装相应瓦斯压力表；
(5)通过注浆管向钻孔内注高水速凝材料；待高水速凝材料注到孔口后，停止注浆，并撤出注浆管；
(6)各瓦斯压力表通过光纤连接，并与地面控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述钻孔底部进入煤层底板0.5m，孔径为92mm。
3.根据权利要求1所述的同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，挡板在倾斜钻孔内的位置具体位于最下部煤层与其上部岩层的交界处，第一煤层测压管管头位于挡板之下，聚氨酯封堵材料位于挡板之上；
所述步骤(3)中，挡板在倾斜钻孔内的位置具体位于第二层煤层与其上部岩层的交界处，第二煤层测压管管头位于该挡板之下，聚氨酯封堵材料位于该挡板之上；
所述步骤(4)中，挡板在倾斜钻孔内的位置具体位于第n煤层与其上部岩层的交界处，第n煤层测压管管头位于该挡板之下，聚氨酯封堵材料位于该挡板之上。
4.根据权利要求1所述的同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法，其特征在于，所述步骤(2)、(3)、(4)中，第一煤层测压管、第二煤层测压管、第n煤层测压管均为不锈钢材质，且管头均由筛管构成。
5.根据权利要求1所述的同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法，其特征在于，所述步骤(2)、(3)、(4)中，聚氨酯封堵材料包括如下重量份数的原料：聚醚多元醇20～30份，蓖麻油多元醇10～15份，甲基膦酸二甲酯10～15份，二羟甲基丙酸1.5～2.5份，磷酸酯二醇OP550 1.5～2.5份，二月桂酸二丁基锡0.5～0.85份，二苯基甲烷二异氰酸酯55～65份。
6.根据权利要求1所述的同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，高水速凝材料由A料与B料按照重量比1:1混合构成，且混合后加入90％～95％水进行使用；其中，所述A料包括如下重量份数的原料：铝土矿50～70份，复合超缓凝分散剂5～10份；B料包括如下重量份数的原料：石灰10～30份，石膏混10～30份，白方甲托悬浮剂5～10份，复合速凝早强剂5～10份。
7.根据权利要求6所述的同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法，其特征在于，所述复合超缓凝分散剂包括六偏磷酸钠、膦丁烷三羧酸和水；所述六偏磷酸钠、膦丁烷三羧酸和水的重量比为(10～15):1:3。
8.根据权利要求6所述的同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法，其特征在于，所述复合速凝早强剂包括碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚硝酸钠；所述碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚硝酸钠的重量比为1:3:(15～20):(15～20)。
9.根据权利要求1～8任一所述的同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法，其特征在于，所述瓦斯压力表具体为电阻远传压力表。
10.根据权利要求9所述的同时测定近距离煤层群瓦斯压力的方法，其特征在于，所述电阻远传压力表内部设置有滑线电阻式发送器；所述滑线电阻式发送器将压力值信号通过光纤传至远离测量位置的二次仪表上，所述二次仪表联网地面控制系统。
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