高瓦斯矿井煤层瓦斯压力测定和抽采技术探究

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1、高瓦斯矿井煤层瓦斯压力测定和抽采技术探究　　【摘要】我国是能源资源储备量较为丰富的国家之一，在煤炭资源上也占据着一定的位置，但在我国煤矿中绝大多数是瓦斯矿井，瓦斯爆炸的安全事故成为我国煤矿生产中的重要灾害之一。如何对煤矿矿井瓦斯浓度的准确测定和抽采成为煤矿安全生产研究人员们共同关注的问题。文章通过对高瓦斯矿井煤层的压力测定及抽采技术的探讨和研究，并进一步深入地进行探析。【关键词】高瓦斯压力测定抽采技术【中图分类号】TD712【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2012）12-0126-01引言瓦斯从其本身物理和化学性能来考虑，具有一定的使用价值。然而在煤矿矿井中，瓦

2、斯浓度超过规定值则会引起瓦斯爆炸，给施工人员的生命财产安全造成严重威胁，从而形成严重的自然灾害。矿井中频频出现瓦斯爆炸事故直接威胁矿上职工人员的生命，准确测定煤矿矿井中瓦斯的浓度并能及时处理矿井中瓦斯将会给煤矿代来很好的生产效益，为矿井的安全生产提供可靠保证。6另外，抽采技术的提高也将为煤矿矿井中瓦斯浓度的降低提供有利条件。瓦斯抽采技术的创新和不断提高，给降低煤矿瓦斯爆炸事故的等级提供了有力保证，更有可能的是，利用瓦斯本身的特性，通过科学研究和创新发明，可以把从煤矿中抽出来的瓦斯变废为宝，在降低矿难事故发生频率的同时也可以使瓦斯服务于我们的现实生活。本文通过直接测定法和间接测定

3、法对煤层瓦斯的测定等两种方法的介绍和研究，以及瓦斯抽采技术的引入和探究来实现煤矿瓦斯安全控制的目标。一、如何运用直接法测定煤矿中煤层的瓦斯压力在煤层中，瓦斯压力采用直接法来进行测定，主要是对煤巷或岩巷进行煤层钻孔，主要是通过在钻孔内下测压管的压力值来实现煤层压力的测定，封孔材料可以根据测压的需要和封孔殴岩石的破碎程度和致密程度采用黄泥、水泥浆、胶圈或采用胶囊压力黏液。当封孔段岩层坚硬致密时一般采用水泥沙浆加入膨胀剂封孔，当封孔段岩性为泥岩或者有煤线或者直接在煤层中打测压钻孔时一般采用胶囊压力黏液封孔。6水泥浆的稀稠、是否存在颗粒对封闭是否严密有着直接影响，水泥浆过稀将导致凝固后

4、存在较大的空间，测量室增大。钻孔倾角变化将影响测量室长度的变化，测量室过长则封孔段长度将减小，在钻孔壁破碎的情况下必然封孔不严密，钻孔内的瓦斯在压力梯度的影响下将沿着裂隙向巷道涌出，在这种晴况下，所测定出来的瓦斯压力小于实际瓦斯压力值。测定出来的压力是否为煤层实际瓦斯压力将取决于泡沫封孔段的长度与黏液段的长度和黏液的压力，当钻孔深度较长时，可以多设置几段黏液段，中间用泡沫封孔段隔开。测定煤层瓦斯压力之前估计一个煤层瓦斯压力P1，黏液的压力P2可以通过连接在黏液管外面的注液泵来调节，在测定过程中始终保持P2>P1，压力表稳定时所测得的压力即煤层的瓦斯压力。这种封孔方法可以在岩层破

5、碎段或煤线段通过注黏液来封堵钻孔内的裂隙，较采用水泥浆封孔所测得的瓦斯压力更接近煤层的实际瓦斯压力。缺点在于当钻孔内破碎段较多或者煤线较多时，封孔工艺复杂并且黏液管始终连接着注液泵，设备浪费较大。二、如何运用间接法测定煤矿中煤层的瓦斯压力众所周知，瓦斯在煤体中呈现出两种状态，在渗透空间内的瓦斯主要呈自由状态，称为自由瓦斯或游离瓦斯，由于瓦斯分子的自由热运动，显示出相应的瓦斯压力，这种状态的瓦斯服从气体状态方程。另一种在微孔内主要呈吸附状态存在于微孔表面上和煤的粒子内部占据着煤分子结构的孔隙或煤分子之间的空间，这部分瓦斯称为吸附瓦斯。在煤层中施工钻孔后，由6于煤体瓦斯与外界大气之

6、间存在压力差，煤体中的游离瓦斯将随着煤体的暴露逐渐解吸出来，直到煤体瓦斯与外界大气之间压力平衡。此时，煤体内能解吸出来的瓦斯已经全部解吸出来，只剩下不能解吸的那部分瓦斯，在煤层瓦斯含量测定过程中，这部分瓦斯也叫残余瓦斯。间接法测定煤层瓦斯压力就是通过测定煤层最大解吸瓦斯量，利用实验室测定的煤样吸附常数来反算煤层瓦斯压力。测定煤层瓦斯含量时，在煤巷掘进面向原始煤体打2个直径42mm的钻孔，钻孔深度大于10m，从第4m开始，每2m用德国产EL，KD_02型电容栅瓦斯解吸仪测定一次煤层瓦斯含量。测量结束后在打钻地点取全断面煤层煤样送实验室测定煤层瓦斯吸附常数，以便计算煤层的残余瓦斯含

7、量。直接法测定得到的煤层瓦斯压力与间接法测定的煤层瓦斯压力在数值上相差很小，误差完全在可以接受的范围内，因而在断层等构造不能采用直接法测定煤层瓦斯压力的地方，完全可以采用间接法来测定煤层的瓦斯压力。并且，在同一地点也可以采用直接法与间接法相结合来测定煤层瓦斯压力，以保证所测定出来的瓦斯压力为真实准确的。三、直接发测定法和间接法测定法的相互比较（一）直接法与间接法两者相比较，直接法比间接法较复杂，同时需要施工测压进行钻孔，材料浪费等方面比间接法多等缺点。间接法具有操作简单、不需要施工测压钻孔、