套管高压封孔法在测定煤层瓦斯压力中的应用.pdf

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1、2014年第1期中州煤炭总第2】7期套管高压封孔法在测定煤层瓦斯压力中的应用姚学庆，郭艳飞，贵宏伟(河南能源化工集团焦煤公司科研所，河南焦作454002)摘要：针对传统测压方法受复杂地质条件影响封孔质量差、无法保证测压成功率的情况，提出利用套管高压注浆封孔法严密封堵钻孔和裂隙，以提高封孔质量，并使用主动测压法补偿气体，以缩短瓦斯压力平衡时间，实现煤层瓦斯压力的快速准确测定。该技术已在焦煤各矿进行试验，并取得了良好的效果。关键词：测压；套管；高压注浆；封孔；瓦斯压力中图分类号：TD713文献标志码：B文章编号：1003—0506(2014)01—0054—03

2、煤与瓦斯突出是我国煤矿生产中最严重的灾害尤其在煤层或裂隙发育的岩层中直接测压成功率极之一，给矿井的安全生产和矿工的生命安全造成重低。大威胁。煤层瓦斯压力是衡量煤与瓦斯突出危险性2问题提出及施工工艺的重要指标之一，准确快速地测定煤层瓦斯压力，对评价与研究瓦斯储量、瓦斯抽采和煤与瓦斯突出均针对传统测压方法受复杂地质条件影响、封孔有重要意义⋯。质量差、无法保证测压成功率的情况，提出利用套管高压注浆封孔法严密封堵钻孑L和裂隙，提高封孔质1煤层瓦斯压力测定封孔工艺现状量，并使用主动测压法补偿气体，缩短瓦斯压力平衡测定煤层瓦斯压力时，通常是从围岩巷道向煤时间，实现煤层瓦

3、斯压力快速准确测定。层施工钻孔，孔中布置连接压力表的测压管路，将钻2．1基本工艺孑L密封，进行瓦斯压力直接测定一。测压封孑L方法①测压钻孔采用大直径钻头开孑L，将外端有法分填料法和封孔器法2类。兰盘的套管送进孔内，并注浆加固套管；②用小一号(1)填料封孔法包括水泥砂浆、聚氨酯和黄土钻头沿原钻孔中心钻进，距煤层一定距离时停止，进封孔法等，适用于岩层较致密、钻孑L倾角较大的情行全孔段注浆加固，高压注浆可有效封堵钻孔周边况。优点是工艺简便。缺点为：①不适合对倾角较大小裂隙及裂隙水，保证封孔质量；③用小直径钻头小的钻孔封孑L；②封孔时间较长；③在岩层裂隙发育再次透孔

4、，直至钻孔穿透煤层；④利用套管外端法兰条件下，黏土、水泥砂浆不能封堵裂隙，导致钻孔漏盘连接压力表、充入补偿气体，定期观察和记录瓦斯气；④如果岩层有水，填料法则不能封堵裂隙水，且压力。填充材料易被水稀释不易凝固。2．2实施方式(2)根据封孔器的结构特点，封孑L器封孔法有(1)采用113mm的钻头开孑L，在钻进5m后胶圈一黏液、胶囊一黏液2种。该方法适用于成孑L退出钻杆，扫净孔内钻屑。较好、无裂隙或有微裂隙的岩(煤)层封孔测压，具(2)将108mm套管送进孔内，套管长度不少有封孔简便、可靠、封孔器可重复使用的优点。其缺于5．5m，露出孑L臼长度不小于300mm。

5、点是价格较高，且在松软岩层或煤层封孑L时，封孔器(3)安装法兰盘及压力表(量程4～10MPa)，会被压死而无法回收，更重要的是，若岩(煤)层裂孑L内注入膨胀水泥(凝固后回缩量小)，注浆压力不小于3．0MPa，加固套管护住孔口。隙较发育时，黏液不能封堵裂隙，造成测压失败。总之，上述封孔方法均不能适应复杂地质条件，(4)耐压试验合格待水泥凝固后，采用(2j93mm的钻头沿原钻孔中心钻进，终孔位置距煤层1m。(5)通过法兰盘全孑L段注膨胀水泥，注浆压力收稿日期：2013—10—10作者简介：姚学庆(1971一)，男，河南焦作人，助理工程师，2009年不低于3．0M

6、Pa。高压注浆应有效封堵钻孔内裂隙毕业于河南理工大学，现从事瓦斯治理研究工作。及微裂隙，保证封孔质量。·54·2014年第1期姚学庆，等：套管高压封孔法在测定煤层瓦斯压力中的应用总第217期(6)耐压试验合格待水泥凝固后，采用75mm过马坊泉大断层，巷道顶底板岩层破碎严重，测压地的钻头沿原钻孔中心重新钻进，钻孔穿过煤层进入点距马坊泉断层仅135m，且处于F和F断层之顶(底)板1．5m。间，测压孔更是穿过F断层。由此可判断，测压地(7)钻孑L施工完毕及时退钻，更换压力表(压力点岩层裂隙十分发育，采用常规测压封孑L方法不能表精度等级应优于1．5，最大量程4～10

7、MPa)。保证对钻孔周围裂隙进行较好封堵，也无法准确测(8)为有效缩短瓦斯压力平衡时间，可以通过定煤层瓦斯压力。补气接口向测压室充入高压氮气，根据煤层埋深及瓦斯压力梯度推测瓦斯压力确定补气量，补气时间不少于30rain。(9)定期观察和记录瓦斯压力。若瓦斯压力连续3d无变化，则可认为该稳定压力即为煤层瓦斯压力。(10)测压结束后，回收压力表。测压钻孔封孔如图1所示。图2测压地点剖面且该地区直接充水含水层为灰岩含水层，距巷道底板约46m处水压约2．3MPa，经计算，突水系数为0．05MPa／m，虽小于地质构造块段突水系数0．06MPa／m，无底板突水危险，但裂

8、隙水发育将直接影响钻孔封孔及测压效果。3．2钻子L参