瓦斯压力测定论文

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  1直接法测定煤层瓦斯压力

  煤层瓦斯压力直接测定法是采用从岩巷或煤巷向煤层打钻孔,通过往钻孔内下测压管来测定煤层瓦斯压力,封孔材料可以根据测压的需要和封孔段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。

  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,在这种情况下,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。

  2间接法测定煤层瓦斯压力

  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,由于煤体瓦斯与外界大气之间存在压力差,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。3结论

  (1)与直接法测定煤层瓦斯压力相比,间接法具有操作简单、不需要施工测压钻孔、材料浪费少等优点,尤其是不受断层、褶曲等地质构造的影响,可广泛应用在探构造、揭石门等场所。

  (2)与间接法测定煤层瓦斯压力相比,直接法具有不取样进行试验室测定、操作技术容易掌握等优点,但受地质构造的影响大,布孔以前需对附近的地质构造进行考察。

  (3)从测定结果看,直接法所测定得到的瓦斯压力普遍必间接法测定得到的瓦斯压力值小,原因在于采用直接法测定时瓦斯压力受封孔质量等的影响,但相差很小,误差在许可的范围内,在实际测定中可以同时采用这两种方法互相验证,确保测得的瓦斯压力真实准确。

  参考文献

  [1]程五一,张序明,吴福昌.煤与瓦斯突出区域预测理论及技术[M].北京:煤炭工业出版社,2005。

  [2]国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M],煤炭工业出版社,2005。

  [3]中华人民共和国煤炭工业部.防治煤和瓦斯突出细则[M].北京:煤炭工业出版社,2005。