基于煤层瓦斯压力测定注浆封孔技术探究

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1、基于煤层瓦斯压力测定注浆封孔技术探究摘要：煤层瓦斯压力是评价一块煤层是否具有突出危险性的一个重要指标，但煤层瓦斯压力受不同的测定方法以及不同的地质条件影响，真实的煤层瓦斯压力很难得到有效的测定。利用穿层钻孔测定煤层瓦斯压力时，若岩层裂隙发育或封孔工艺落后，在实际测定中很容易导致钻孔内瓦斯大量溢出，这是造成压力显现失真的主要原因。关键词：煤层瓦斯压力测定注浆封孔中图分类号：TD712文献标识码：A文章编号：1007-3973(2012)012-054-021概况车集煤矿于1992年10月开工建设，1999年12月29日正式生产；矿井设计

2、能力180万t/a,2009年核定生产能力280万t/ao矿井地质条件复杂，采区内断层星罗棋布且深部存在局部瓦斯异常现象，随开采深度的增加，矿井受水害、瓦斯、顶板等灾害的影响将逐年增大。2012年矿井瓦斯等级鉴定为高瓦斯，目前矿井面临着从高瓦斯矿井向突出矿井的转型，为准确掌握采掘煤层的突出危险性，及时采取针对性措施防治煤与瓦斯突出，车集煤矿曾联合多家科研院所对所采二2煤层进行了瓦斯压力测定实验，但由于所釆用的测压方式不能适应车集煤矿的地质条件，造成真正的瓦斯压力没有得到体现，极大制约了矿井的安全生产。2煤层瓦斯压力测定原理煤层瓦斯压力

3、测定的原理是向煤层打一钻孔，深入煤层内，通过钻孔在煤孔内布置一根瓦斯管与外界沟通，连上瓦斯压力表，封闭钻孔与外界的联系。此时，由于煤孔内的瓦斯已经向外放散，压力较低，煤孔周围煤层中的瓦斯向煤孔内运移，压力逐渐增高。由于煤孔周围的煤体体积远大于煤孔的空间体积，煤层内的吸附瓦斯量又比游离瓦斯量大得多，故经过一段时间的瓦斯渗流，煤孔内的瓦斯压力逐渐接近煤层的原始瓦斯压力，因此我们可以从外部的压力表上读出煤孔内的瓦斯压力值。3封孔方式的对比3.1主动测压法即采用MWYZ-HIII型主动式煤层瓦斯压力测定仪测压，该种方法的原理在于使用乳化液打入

4、仪器的测压胶囊使其膨胀，从而使胶囊里侧的钻孔形成了一个封闭空间，通过一段时间（一般为5d〜10d）观察，利用孔口安装的压力表可以读出煤层瓦斯压力的具体数值，但该种方法只适应无复杂地质构造的地点，对于裂隙发育的岩层并不适用，且测压胶囊长时间使用后易过分膨胀损坏，多次使用也易漏液，该种测压方法经多次试用无果后被放弃。3.2被动测压法(1)采用合成树脂封孔：合成树脂具有在短时间内通过快速膨胀达到填充钻孔的作用，但由于树脂膨胀后内部的孔隙增大，孔内带压的瓦斯很容易从孔隙内溢出，这是瓦斯压力得不到显现的直接原因，因此该种方法经多次试用后也被放弃

5、。(2)采用合成树脂配合注浆封孔：该种方法旨在利用膨胀后的合成树脂封堵钻孔两端，使钻孔中间部分形成一个密闭腔，然后利用注浆的方式将该密闭腔填满从而达到减少漏气的可能，该种方法虽然能起到一定的效果，但由于没有采用带压注浆，凝固后的水泥与钻孔孔壁之间易产生离合面，再加上岩壁裂隙的影响，该种方法经试验发现仍然存在有漏气现象，因此该种方法也不适用。(3)采用合成树脂配合带压注浆封孔：该种方法旨在利用带压注浆的方法用浆体将钻孔周边裂隙填实，辅以孔内带压注浆封堵钻孔，从而隔绝了孔内的瓦斯，杜绝了煤体内瓦斯通过其他途径向外释放的可能，可真实反映煤层

6、的瓦斯压力，该种方法经多次比较验证，效果良好，可推广应用。测定方法见图lo图4工器具及材料准备ZDY4000全液压钻机、133mm钻头、89mm钻头、108❷?000mm孔口管、16❷？000mm无缝钢管及配套管箍、1.6MPa压力表及压力表底座、16mm截止阀、导气管、20mm注浆管、2ZBQ-3/21气动注浆泵、矿用合成树脂、速凝膨胀水泥等。5测压钻孔施工方法（以穿层钻孔为例）（1）按照设计要求，测压钻孔开孔采用133mm钻头钻进至6m,下108nm的孔口管，采用水泥浆进行固管，凝固48h后进行耐压试验，试验压力不小于6MPa,稳

7、定lOmin不漏水为合格，否则重新注浆，直到试验压力达到6MPa,稳定lOmin以上为止，以防止注浆时孔口管脱落。（2）固管合格后扫孔钻进至煤层底板（下行孔钻进至煤层顶板）泥岩处停止施工（岩孔长度一般不小于15m）,然后进行注浆，浆液为比例为1：1的水泥浆，开始注浆时采用低压力小流量缓慢注浆，直至压力上升至设计压力4MPa,稳定lOmin后停止注浆，凝固48h。（3）再次对该钻孔进行扫孔钻进，直至穿过煤层进入煤层顶板（底板）0.5m,钻孔施工结束。6封孔工艺（以下行钻孔为例）为防止孔内积水影响测压效果，要求测压孔内埋入的测压管长度比钻

8、孔实际长度短2〜3m,封下端孔时要求集气管外露1〜2m,在距集气管孔眼0.5m以外设置止浆带，止浆带可用宽胶带或其他物品代替，在距止浆带0.5m位置以对称的方式捆绑2袋合成树脂，然后以间距0.3〜0.5m的方式再设置2组