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浅谈矿区内膜盒压力表煤层瓦斯压力测定存在的问题

发布时间:2019-09-09  发布作者:

摘 要: 瓦斯事故是煤矿生产中较严重的自然灾害之一,而瓦斯防治的关键是瓦斯基础参数的测定,其中煤层瓦斯压力的测定尤为重要。准确测定煤层瓦斯压力对矿井瓦斯综合治理具有重要意义。
 
1测压情况
煤层瓦斯压力是研究煤层瓦斯流动和涌出的基本参数,也是煤与瓦斯突出的动力之一。煤层瓦斯压力的大小决定了煤层瓦斯含量与涌出量的大小、瓦斯流动动力的高低及瓦斯动力现象瓦斯潜能的大小,准确测定瓦斯压力对矿井有效合理地制定瓦斯防治措施、预测预报煤与瓦斯突出的危险性,合理制定防突措施等均具有十分重要的意义。
近年来,随着郑煤集团各矿井开采深度不断加大,突出矿井和高瓦斯矿井的数量也在增加,郑州矿区所采二1煤层为“三软”煤层,属典型的构造煤,其物理特性更有利于煤与瓦斯突出的发生,该地区曾经多次发生煤与瓦斯突出事故,因此,瓦斯防治及防突工作更加重要。
郑煤集团2006年~2013年共测试二1煤层瓦斯压力260个,其中采用注浆封孔法测压225个,采用ACW-1型胶圈-密封黏液封孔法测压3个,采用M-Ⅱ型胶囊-密封黏液封孔法测压32个。
 
2数据分析
瓦斯压力测试是一项复杂的技术工作,近年来,在郑州矿区共实测瓦斯压力260个,除去有水压影响钻孔和没有上压钻孔86个。经分析,瓦斯压力值为参考值的46个,其中,合格钻孔128个,测压钻孔合格率达到49%。
 
2.1按测试方法
测试260个瓦斯压力,其中采用注浆封孔法测压225个,有水压影响钻孔和没有上压的钻孔76个。经分析,瓦斯压力值为参考值的43个,合格106个,合格率47%;采用ACW-1型胶圈-密封黏液封孔法测压3个,全部合格,合格率100%;采用M-Ⅱ型胶囊-密封黏液封孔法测压32个,除去有水压影响钻孔和没有上压钻孔10个,经分析,瓦斯压力值为参考值的3个,合格19个,合格率59%。
 
2.2按压力数据
共测试260个瓦斯压力,其中测试结果0~0.3MPa的171个,占65.8%;测试结果0.3MPa~0.6MPa的53个,占20.4%;测试结果0.6MPa~0.9MPa的16个,占5.8%;测试结果0.9MPa~1.2MPa的6个,占2.3%;测试结果1.2MPa~1.5MPa的8个,占3.1%;测试结果1.5MPa~1.8MPa的2个,占0.7%;测试结果1.8MPa~2.1MPa的2个,占0.7%;测试结果2.1MPa~2.4MPa的2个,占0.7%;测试结果2.4MPa~2.7MPa的1个,占0.36%。其中瓦斯压力值>0.6MPa的测试台账,共有11个矿22个工作面37个数据>0.6MPa,占14.2%。
 
3存在问题
3.1测压设计
测压设计前未到现场踏勘,钻孔布置有的没有避开含水层、溶洞、采动影响范围、瓦斯抽采卸压范围,有些钻孔终孔间距不能满足>20m要求。
3.2测压准备
(1)封孔使用新毛巾、聚氨酯的成本高,还容易伤到皮肤。
(2)氮气罐较笨重、移动麻烦,膜盒压力表未进行计量检定就入井使用,可能导致读数不准确,注浆泵到井下后发现被堵死的情况,导致工作难以进行。
(3)水泥、水、膨胀剂配比不正确可能导致浆液封孔段长度不够,影响封孔效果。
3.3现场测压未按照设计施工钻孔,注浆量很难把握,封孔时间超过24h,测试过程未按照要求进行读数,压力数据未达到稳定要求结束测压。
3.4报告编制现场测试的瓦斯压力和瓦斯含量、吸附常数等参数很难通过计算验证,压力测试结果没有准确的认证评价体系,无法确认测试结果是否真实。
4整改措施
4.1测压设计测
压设计前必须先到现场踏勘,测压钻孔应避开含水层、溶洞,并保证测压钻孔与其距离不小于50m,同一地点应设置两个测压钻孔,终孔见煤点或测压气室应在相互影响范围外,其距离除石门测压外应不小于20m。
4.2测压准备
购买单孔使用的聚氨酯、购置氮气自制膜盒压力表、膜盒压力表使用前要定期进行计量检定,注浆泵必须保证每次使用完毕后立即清洗维护,以免由于不及时清洗导致被堵死。根据封孔深度确定水泥用量,按一定比例配制成水泥浆,加入膨胀剂,用注浆泵一次连续将水泥浆注入孔内,待返浆管返浆时,关闭阀门结束封孔。
4.3现场测压
(1)封孔前,要对验收钻孔进行审查,达不到设计要求不予封孔;确因客观条件制约,需变更设计的,由技术负责人现场确定并重新补报测压设计。
(2)自动加压补浆膜盒压力表,保证补浆压力能够满足测试需要。
(3)钻孔施工超过24h未封孔钻孔报废,采用自动记录仪记录瓦斯压力变化过程,待瓦斯压力变化在3d内<0.015MPa,测定工作既可结束;否则,应延长测压时间。
4.4报告编制
保证瓦斯压力测试完成后1d内出具瓦斯压力测试报告并根据评价体系进行验证。
5下步计划
5.1成立测压攻关小组成立瓦斯压力测试攻关小组,由瓦斯所所长任组长,瓦斯所副所长任副组长,有关专业技术人员参加瓦斯压力测试攻关小组。
5.2建立测压实验室
(1)建立压力测试实验室,对现有测压方法进行对比研究分析,改进出一套新的适合郑州矿区的快速瓦斯压力测试新方法。
(2)通过实验,研究瓦斯压力和瓦斯含量、煤的吸附性之间的关系。
(3)研究瓦斯压力和瓦斯含量、吸附常数等参数之间的关系,建立压力测试结果认证评价体系。
5.3深入研究测压方法
(1)到有关科研院所进行调研,了解国内较新的测试工艺方法。
(2)研究新型封孔材料,达到降低成本且密封效果较好的功效。
(3)研究本煤层顺层钻孔瓦斯压力测试,通过实验掌握顺层钻孔测压技术。
(4)研究使用自动记录仪,保证自动记录仪能连续记录并完成整个测压过程的记录。
(5)研究使用自动补气膜盒压力表,保证补气膜盒压力表能够满足瓦斯压力测试所需的压力和气体。
(6)使用较新的自动放水器,研究岩层顶底板承压水对瓦斯压力测定结果影响的剔除技术。
5.4与大专院校合作公关
(1)继续与河南理工大学合作研究复杂地质条件下瓦斯压力测试科研攻关课题,探索快速测试瓦斯压力的新工艺、新技术、新膜盒压力表。
(2)在复杂地质条件下瓦斯压力测试科研项目的基础上,瓦斯所准备在第三季度采用不同测压方法进行测试瓦斯压力20个孔做进一步的实验,研究复杂水文、地质条件下瓦斯压力测试新技术,提高瓦斯压力测试准确率,更好的指导安全生产。
 
6结论
郑州矿区瓦斯压力测试存在很多问题,操作不规范、测试方法单一、测试工程量大、测试准确率低,需要根据以上问题逐一改进,选择较优的解决办法,以研究新的测压工艺和研制新的测压膜盒压力表为突破口开展工作,做好煤层瓦斯压力测试工作。

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