[发明专利]煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置和方法。

背景技术

煤层瓦斯又称煤层气，赋存于煤层中，是煤矿生产过程中的主要危害之一，也是一种宝贵的清洁能源。我国煤层瓦斯资源量丰富，埋深2000m以浅的煤层瓦斯地质储量有36.8×104×108m³。瓦斯抽采是消除煤矿重大瓦斯事故的根本性措施，也是获取清洁能源、增加能源供给、减少环境污染的重要举措。2011年我国煤矿瓦斯抽采量115×108m³，利用量53×108m³，其中煤矿井下瓦斯抽采量92×108m³，利用量35×108m³。

由于我国煤层埋藏深度大、透气性低、煤层松软，大部分属于较难抽放煤层和难以抽放煤层，井下煤层钻孔抽采瓦斯浓度低，不但影响了瓦斯抽采效果，也造成大量的低浓度瓦斯不能利用，直接排放到大气中，既浪费资源，又污染环境。

目前煤层瓦斯抽采钻孔封孔方法主要有聚氨酯发泡材料封孔、水泥浆封孔、专用封孔器封孔及其组合封孔。抽采钻孔瓦斯浓度低的原因是多方面的，如密封质量、封孔深度以及邻近钻孔的穿透漏气等问题。封孔深度主要是根据巷道周边的应力分布情况确定，未考虑巷道周围煤体的裂隙发育通道。为了提高抽采钻孔瓦斯浓度，封孔深度呈现加长趋势，封孔深度由5m增加到20m以上，钻孔内封孔材料长度由1~2m增加到20m左右。封孔深度的加长和封孔材料的加大，虽然能使抽采钻孔瓦斯浓度有所提高，但也带来了一系列负面影响，不但使煤层抽采区域减小，而且使封孔材料成本升高、封孔工艺复杂、工人劳动强度增大。目前由于缺乏煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法和装置，不能对抽采钻孔密封质量和漏气位置进行检测分析，难以准确判定抽采钻孔瓦斯浓度降低的原因，抽采钻孔合理封孔深度的确定存在一定的盲目性。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的是提供一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法和装置，通过检测负压状态下抽采钻孔内不同深度处的瓦斯浓度、抽采负压等，分析抽采钻孔内瓦斯运移规律，判定抽采钻孔的密封质量和漏气位置，为确定合理的封孔深度、提高抽采效率提供科学依据。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置，包括带有三个连接端口的快接三通、探测管和与探测管连接的气体分析仪，快接三通还设有采样测量口。

所述探测管盘绕在卷盘上。

一种煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法，包括如下步骤：（1）煤层钻孔内抽采管与抽放管路连接，并开始抽采瓦斯；（2）当抽采钻孔需要检测密封质量时，将抽采管与抽放管路分离，将一快接三通的第一连接端口、第二连接端口分别连接抽采管和抽放管路，将探测管插入快接三通的第三连接端口，探测管的端部连接气体分析仪，所述快接三通上设置采样测量口；（3）使抽采管与抽放管路连通，使抽采钻孔处于抽采负压的作用之下，通过快接三通上的采样测量口，测定抽采管孔口处的瓦斯浓度、抽采负压，启动气体分析仪，设定气体分析仪负压值等于抽采管孔口处的抽采负压；（4）将探测管深入到抽采管内或者钻孔内不同深度的测点，检测测点处的瓦斯浓度、抽采负压和气体温度；（5）根据参数测定结果，判定抽采钻孔的密封质量和漏气位置。

所述抽放管路设有开关阀，快接三通的第二连接端口通过软管接入抽放管路的开关阀；所述探测管盘绕在卷盘上。

在步骤（2）中，探测管插入第三连接端口后，将第三连接端口密封。

所述测点至少布置四个，从后至前测点依次位于抽采钻孔的孔底、抽采钻孔的中部、抽采管后端管口内、抽采管前端管口内。 

本发明所述的煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测装置和方法，其原理是：（1）在钻孔密封质量好和钻孔周边不漏气的情况下，在抽采负压作用下，抽采钻孔内瓦斯浓度沿孔深的分布应是基本稳定一致的，抽采负压呈现线性衰减；（2）如果钻孔密封质量差或者钻孔内部某一位置漏气，在抽采负压作用下，抽采钻孔内瓦斯浓度和负压沿孔深的分布将出现突变，在孔口至漏气位置区域内瓦斯浓度急剧降低，而漏气位置至孔底区域瓦斯浓度较高；（3）在抽采钻孔正常抽采状态下，借助于一定的装置和方法，通过测定抽采钻孔内不同深度处的瓦斯浓度、抽采负压，分析瓦斯浓度、抽采负压沿孔深的分布变化规律，即可判定抽采钻孔的密封质量和漏气位置。