瓦斯基础参数测定.docVIP

1.煤层基础参数现场测定实验方案 1.1煤层瓦斯压力 1.1.1测试原理 直接测定法是用钻机由岩层巷道或煤层巷道向预定测量瓦斯地点打一钻孔，然后在钻孔中放置测压装置、再将钻孔严密封闭堵塞并将压力表和测压装置相连来测出瓦斯压力。如果在测定中能保证钻孔封闭严密不漏气，则压力表显示的数值即为测点的实际瓦斯压力，直接测定法的关键是封闭钻孔的质量。根据封孔原理的不同，一般将封孔方法分为被动式与主动式。 本次采用主动式封孔技术。主动式封孔测压其基本原理是：固体封液体、液体封气体，即采用液体作为封孔介质，以解决固体物不能严密封闭钻孔周边裂隙孔道的困难，并保持封孔液体的压力在测定过程中始终大于瓦斯压力，粘液在压力作用下渗入钻孔周边裂隙，杜绝瓦斯的泄漏；为了维持封孔液体的压力和防止液体向钻孔内渗透，在封孔液体段的两端用固体封闭钻孔，形成用固体封液体、用液体封气体的封孔系统。实践表明：在石灰岩、砂岩和页岩岩层的钻孔中，均能严密封闭钻孔，准确测得煤层的瓦斯压力。经过几十年的发展，目前主动式瓦斯测压封孔装置主要有：普通胶圈－压力粘液封孔测压仪、可变形胶圈－压力粘液封孔测压仪、胶囊－压力粘液封孔测压仪、胶圈（囊）－三相泡沫密封液测压仪等。 MWYZ系列化主动式煤层瓦斯压力测定仪主要由钢丝胶囊、护管和连接罐、尼龙压力管（瓦斯管、胶囊液管和压力粘液管）、储能罐和压力粘液罐、手动试压泵、粘液封孔材料以及测压仪表等配件组成。 1.1.2测定仪器 测试仪器选用华北科技学院研发的MWYZ－IV型和MWYZ－III型主动式煤层瓦斯压力测定仪各一套。具体技术参数如表1.1所示。 表1.1 测压仪参数表 型号 单根胶囊长度（m） 粘液段长度（m） 胶囊直径（mm） 适用钻孔（mm） 连接方式 MWYZ－III 1.7 2 48 60~65 中间直杆，外护管连接 MWYZ－IV 1.5 2 60 70~75 全部护管连接 1.1.3测点布置 为了最大限度反应原始状态下的瓦斯压力，选择测压地点时可参考以下原则： 1）目标煤层周围无采空区，尽量选取在最近几年新开拓的岩石巷道； 2）瓦斯压力测量地点一般选择在岩石比较完整，周边地质结构单一的岩巷中进行；测压钻孔及其见煤点应避开地质构造裂隙带、巷道的卸压圈和采动影响范围，测压煤层周围岩石致密完整、无破碎带； 3）煤层50m范围内无断层和大的裂隙；岩层无淋水，岩柱（垂高）至少大于10m； 4）同一地点测压应打两个测压钻孔，钻孔口距离应在其相互影响范围外，其见煤点的距离除石门测压外应不小于20 m。瓦斯压力测量结果以压力较大的一个为准； 5）选择瓦斯压力测定地点应保证有足够的封孔深度。一般的岩巷打钻，钻孔深度不宜小于10m； 6）应尽可能地选择施工仰角测压孔，避免俯角和水平钻孔，同一地点测压应打两个测压钻孔； 7）如果选取顺煤层施工测压孔，钻孔长度不小于40m，选取构造简单有利于施工的必威体育精装版开掘的煤巷。 1.1.4测试步骤及方法 具体测试过程如下： 1）钻机队在指定地点打钻，钻头采用直径为75mm，记录见煤时间后，继续钻进，同时测压技术人员准备瓦斯压力测定设备，配置压力粘液和乳化液，同时连接部分管线，准备测压仪安装工具； 2）煤层钻进3.8m停止钻进，退出钻杆，准备安装测压仪，记录钻孔具体参数见表1.2； 表1.2 钻孔参数表 钻孔编号 测压钻孔参数 封孔长度 （m） 岩孔长度 （m） 煤孔长度 （m） 瓦斯室长度（m） 夹角 （o） 倾角 （o） 长度 （m） 3）测压技术人员首先送入钻孔第一胶囊，然后连接开槽的连接管和2根尼龙压力管（首先将输送胶囊液和测瓦斯用的尼龙压力管放入连接管中），第一胶囊和连接管送入钻孔，连接管伸出钻孔约30cm，连接第二胶囊，送进钻孔，最后连接并送入钻孔2根长2m的外接护管（首先将输送胶囊液、输送压力粘液、测瓦斯用的尼龙压力管放入外接护管中），护管伸出钻孔约25cm，利用铁丝将外露护管固定在水管上，测压仪封孔段和外接护管安装完成。 4）分别将输送胶囊液、输送压力粘液、测瓦斯用的尼龙压力管连接手动液压泵、压力粘液管和液压泵、三通阀门。 5）利用手动液压泵向胶囊中注入乳化液，加压至1.5MPa，用力拉护管，未拉动，说明胶囊已充分膨胀，继续加压，最终压力达到5.2MPa； 6）利用手动液压泵输送乳化液压粘液罐里的压力粘液（膨润土＋水，1：7）进入钻孔两根胶囊之间的封孔段，在粘液罐里乳化液和压力粘液有明显的分层，通过称重确定罐内粘液是否输送完，及时罐内补充粘液；最终孔内压力粘液压力达到1.7MPa（必须大于预计测定煤层瓦斯压力）。 7）利用压风进行补气，补气压力约0.7 MPa（表压），补气约50分钟，停止补气，压力降为0.45MPa，观测30分钟，压力基本稳定在0.45MP