CN205000965U - 含水钻孔瓦斯压力测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含水钻孔瓦斯压力测定装置，包括注浆管和上下间隔设置的两测压管，所述测压管倾斜向上地从岩层巷道贯穿测压钻孔且测压管顶部伸入位于煤层中的测压气室内，测压管顶部侧壁设有花眼，测压管通过花眼与测压气室连通，测压管底部从下至上依次设有阀门和压力表，上侧测压管顶端高度高于下侧测压管顶端高度，上侧测压管的顶面与测压气室的顶部内壁面接触，下侧测压管通过下侧测压管上的阀门连接放水器；注浆管也倾斜向上地从岩层巷道伸入测压钻孔，所述测压钻孔中设有可固定测压管的浆料填充物。本实用新型是一种测量准确，尤其适用于煤矿上行含水钻孔的瓦斯压力测定的含水钻孔瓦斯压力测定装置。

Description

含水钻孔瓦斯压力测定装置

技术领域

本实用新型涉及一种含水钻孔瓦斯压力测定装置，尤其适用于煤矿上行含水钻孔的瓦斯压力测定。

背景技术

煤层瓦斯压力是评价煤层突出危险性的首选指标，准确测定煤层瓦斯压力对研究与评价煤层瓦斯储量、瓦斯涌出、瓦斯流动、瓦斯抽采与瓦斯突出问题等都具有非常重要的意义。我国目前广泛采用的测压工艺一般是在石门或岩巷中进行，通过岩层向未开采的煤层施工测压钻孔，孔中放置测压管，将钻孔密封后在测压管一端安装压力表，经过一段时间的压力平衡就可以得出瓦斯压力，国内外已经研究出多种瓦斯压力测定的方法，例如水泥砂浆封孔测压法、胶圈黏液封孔测压法、粘土测压法等。但是这些方法只适用在煤岩层不含水的情况下，穿含水层钻孔的煤层瓦斯压力测定仍然是一个难题。

我国大部分矿井都系有含水煤岩层，由于煤岩层中含有水，在测压钻孔施工过程中煤岩层中的水通过裂隙渗流到钻孔中，测压钻孔中的水大部分来自裂隙水，这种情况下测出的瓦斯压力数值实际上地层水与煤层瓦斯的平衡压力。目前对于含水钻孔瓦斯压力的测定，许多专家已经研究得出了几种方法，但是这些方法都存在一定的缺点：（1）通过测压管的流量,运用伯努利方程结合模拟实验间接计算煤层瓦斯压力：此方法误差较大，对现场工作只能起指导作用；（2）深孔一次注水泥浆封孔，该工艺适用于岩壁裂隙较不发育、出水点少且位置距孔口比较浅的测压钻孔，而且准确封堵渗水裂隙比较困难；（3）全孔注浆—二次扫孔—注浆封孔，该工艺适用于岩壁裂隙不太发育但围岩出水点较多的测压钻孔，但第一次注浆封堵渗水裂隙的有效作用范围有限且不易确定，而且重新开孔轴心与原孔轴心经常存在一定的偏离，孔越深偏离量越大，如果渗水裂隙距离孔口较深，则二次孔往往偏离出原孔的注浆封堵有效半径之外，从而导致封孔堵水失败。

虽然在AQ/T1047~2007《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》标准中对含水钻孔瓦斯压力测定结果进行了修正，但单纯的经过剔除水柱压强后的瓦斯压力测定结果与煤层实际瓦斯压力还是存在一定出入，而且当测压钻孔呈充水状态或含水钻孔出现塌孔现象时，由于突水水源压力与测压气室体积的不可知性，通过估算水位来剔除测压气室内积水所产生的静压强难以实现准确测压的目的，因此迫切需要针对现有测压方式进行调整、改进以排除水压对瓦斯压力的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种测量准确，尤其适用于煤矿上行含水钻孔的瓦斯压力测定的含水钻孔瓦斯压力测定装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：含水钻孔瓦斯压力测定装置，包括注浆管和上下间隔设置的两测压管，所述测压管倾斜向上地从岩层巷道贯穿测压钻孔且测压管顶部伸入位于煤层中的测压气室内，测压钻孔为斜向上延伸的、从岩层巷道钻至测压气室的上行孔，测压管顶部侧壁设有花眼，测压管通过花眼与测压气室连通，测压管底部从下至上依次设有阀门和压力表，阀门和压力表均位于岩层巷道内，上侧测压管顶端高度高于下侧测压管顶端高度，上侧测压管的顶面与测压气室的顶部内壁面接触，下侧测压管通过下侧测压管上的阀门连接放水器；注浆管也倾斜向上地从岩层巷道伸入测压钻孔，所述测压钻孔中设有可固定测压管的浆料填充物。

注浆管间隔设于下侧测压管下方，注浆管上从下至上依次设有下单向阀、爆破阀和上单向阀，注浆管通过下单向阀连接下注浆袋，注浆管通过上单向阀连接上注浆袋。

测压钻孔中还设有位于浆料填充物下侧的孔口填充物，孔口填充物为玛丽散和碎木屑的混合物。

测压管顶端口封闭。

上注浆袋位于煤岩交界处，下注浆袋距测压钻孔的下端孔口0.5m，下侧测压管顶端高出上注浆袋0.5m。

本实用新型所述的含水钻孔瓦斯压力测定装置，是在利用上行孔进行煤层瓦斯压力测定时，压力表稳定后打开测压管端部的阀门，可以看到先是排水后是排气，说明水在重力作用下会处于测压气室的底部，而瓦斯密度小，又难溶于水，在测压气室未充满水的情况下，将始终处于测压气室的顶部，若采用高低位两根测压管同时进行测压工作，便能保证高位测压管能够排除底部积水影响，从而准确测得煤层瓦斯压力值。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

由图1所示的含水钻孔瓦斯压力测定装置，包括注浆管16和上下间隔平行设置的两测压管4，测压管4和注浆管16均为斜线型延伸。

所述测压管4倾斜向上地从岩层巷道8贯穿测压钻孔3且测压管4顶部伸入位于煤层1中的测压气室21内，测压钻孔3为位于岩层2中的岩层钻孔，并且测压钻孔3为斜向上延伸的、从岩层巷道8钻至测压气室21的上行孔，测压钻孔3位于岩层巷道8和测压气室21之间，岩层巷道8和测压气室21分别位于测压钻孔3的斜下侧和斜上侧。测压管4的底部位于岩层巷道8内、中部位于测压钻孔3内、顶部位于煤层1中的测压气室21内。测压管4顶端口封闭，防止煤渣进入管内堵塞管口。测压管4顶部侧壁设有花眼20，并且自测压管4顶端向下5cm的部分打有数个花眼20，花眼20为孔眼，花眼20也位于测压气室21内，测压管4通过花眼20与测压气室21连通。测压管4底部从下至上依次设有阀门7和压力表6，阀门7和压力表6均位于岩层巷道8内，测压管4上的压力表6位于该测压管4上的阀门7的斜上侧。测压管4底端连接一个三通12，三通12的一个端口连接所述压力表6、另一个端口连接所述阀门7。

上侧测压管4顶端高度高于下侧测压管4顶端高度，下侧测压管4顶端比上侧测压管4顶端低2—3m，上侧测压管4为高位测压管，下侧测压管4为低位测压管，上侧测压管4的顶面与测压气室21的顶部内壁面接触，上侧测压管4的顶面紧顶测压气室21顶部内壁面，下侧测压管4通过下侧测压管4上的阀门7连接一放水器9，放水器9连接于下侧测压管4上的阀门7的斜下侧，放水器9的出口处设有开关阀10，放水器9为带有出口的放水罐，开关阀10设于放水罐的出口处，开关阀10可控制水以及气体的排放。

注浆管16间隔设于下侧测压管4下方，注浆管16也倾斜向上地从岩层巷道8伸入测压钻孔3内，注浆管16的底部位于岩层巷道8内、上部延伸至测压钻孔3内，注浆管16顶端延伸至测压钻孔3的顶端、测压气室21的斜下侧，注浆管16上从下至上依次设有下单向阀15、爆破阀17和上单向阀19，注浆管16通过下单向阀15连接下注浆袋14，注浆管16通过上单向阀19连接上注浆袋18，下注浆袋14和上注浆袋18均与注浆管16连通，下单向阀15和上单向阀19均为阻止浆液流回注浆管16的单向阀。注浆管16及其上的下注浆袋14、下单向阀15、爆破阀17、上注浆袋18和上单向阀19形成“两堵一注”式封孔装置，上注浆袋18位于煤岩交界处（即测压气室21与测压钻孔3交界处），下注浆袋14距测压钻孔3的下端孔口0.5米，测压钻孔3的下端孔口为位于岩层巷道8上的孔口。下侧测压管4顶端高出上注浆袋0.5m。爆破阀17以及放水器9均为现有技术，故不详细叙述。

所述测压钻孔3中设有可固定测压管4和注浆管16的浆料填充物5以及位于浆料填充物5下侧的孔口填充物13，孔口填充物13位于测压钻孔3的下端孔口处，孔口填充物13为玛丽散和碎木屑的混合物。所述浆料填充物5和孔口填充物13均围设在两测压管4外围以及注浆管16外围。

注浆时，注浆管16先通过注浆泵连接装有浆液的浆料灌，封孔注浆过程中，浆液先通过上、下两单向阀分别注入两注浆袋——上注浆袋18和下注浆袋14，待两注浆袋浆液注满，继续加压注浆，爆破阀17爆破，浆液通过爆破阀17流入两注浆袋与测压钻孔3孔壁之间的注浆段。注浆结束后，高位管——上侧测压管4上安装压力表6，低位管——下侧测压管4上安装另一压力表6和放水器9，放水器9用于排放钻孔内积水。

本实用新型所述的的含水钻孔瓦斯压力测定装置，按照如下步骤安装：

（1）测压钻孔3按照设计参数施工完成后，将两测压管4和注浆管16通过定位件固定在一起，上注浆袋18置于煤岩交界处，下注浆袋14距朝向岩层巷道8的孔口0.5m左右，上侧测压管4的顶端必须紧顶测压气室21顶部内壁面，下侧测压管4顶端高出上注浆袋0.5m，两测压管4和注浆管16固定好后一并送入测压钻孔3预计位置。

（2）测压钻孔3低端的孔口处用碎木屑和马丽散进行封堵固定，以防止测压管4和注浆管16滑出钻孔。

（3）将注浆管16和注浆泵连接，根据测压钻孔3容积大致计算封孔所需水泥的使用量，按一定比例配制好水泥浆，搅拌均匀后启动注浆泵开始注浆。

（4）注浆结束后，在上侧测压管4上安装压力表6，下侧测压管4上安装压力表6、放水器9，待浆液凝固后，进行瓦斯压力观测。

瓦斯压力结果的确定：

（1）观测工作结束后，进行卸表和记录工作；首先打开上侧测压管4的阀门7进行放气，并通过放水器9收集测量积水情况，当上侧测压管4压力表6读数为零且无积水流出时，观测记录下侧测压管4的压力表6读数；然后打开开关阀10进行放水，并收集测量积水情况。

（2）当高低位两测压管4均不含水时，表明钻孔不含水，压力表6读数即为测定的瓦斯压力；

（3）当下侧测压管4含水而高位管不含水时，表明钻孔内未充满水，上侧管压力表6读数即为测定的瓦斯压力；

（4）当高低位两测压管4均含水时，表明钻孔被水充满，压力表6读数不能代表测定的瓦斯压力值，测压结果报废；

（5）同一钻孔取读数较大的压力数据作为瓦斯压力测定结果。

Claims (5)

1.含水钻孔瓦斯压力测定装置，其特征在于：包括注浆管和上下间隔设置的两测压管，所述测压管倾斜向上地从岩层巷道贯穿测压钻孔且测压管顶部伸入位于煤层中的测压气室内，测压钻孔为斜向上延伸的、从岩层巷道钻至测压气室的上行孔，测压管顶部侧壁设有花眼，测压管通过花眼与测压气室连通，测压管底部从下至上依次设有阀门和压力表，阀门和压力表均位于岩层巷道内，上侧测压管顶端高度高于下侧测压管顶端高度，上侧测压管的顶面与测压气室的顶部内壁面接触，下侧测压管通过下侧测压管上的阀门连接放水器；注浆管也倾斜向上地从岩层巷道伸入测压钻孔，所述测压钻孔中设有可固定测压管的浆料填充物。

2.如权利要求1所述的含水钻孔瓦斯压力测定装置，其特征在于：注浆管间隔设于下侧测压管下方，注浆管上从下至上依次设有下单向阀、爆破阀和上单向阀，注浆管通过下单向阀连接下注浆袋，注浆管通过上单向阀连接上注浆袋。

3.如权利要求1所述的含水钻孔瓦斯压力测定装置，其特征在于：测压钻孔中还设有位于浆料填充物下侧的孔口填充物，孔口填充物为玛丽散和碎木屑的混合物。

4.如权利要求1所述的含水钻孔瓦斯压力测定装置，其特征在于：测压管顶端口封闭。

5.如权利要求2所述的含水钻孔瓦斯压力测定装置，其特征在于：上注浆袋位于煤岩交界处，下注浆袋距测压钻孔的下端孔口0.5m，下侧测压管顶端高出上注浆袋0.5m。