[发明专利]下行超深钻孔快速测定煤层瓦斯压力的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及测定煤层瓦斯压力的方法及其装置，尤其适用于复杂地质条件下下行超深钻孔快速测定煤层瓦斯压力。

背景技术

众所周知，煤与瓦斯突出是发生在含高压瓦斯的软煤中的一种动力现象，一旦出现突出，经常会危及煤矿工人的性命。提前对一定范围内的煤层进行鉴定，给出该煤层在开采过程中是否会发生煤与瓦斯突出的结论，对于确定矿井设计类型，提前采取防突措施，改善煤矿管理方法，避免突出带来的危害，具有重要的作用。在进行煤层突出鉴定的过程中，常常要测定煤层的瓦斯压力，这是衡量煤层是否突出的一个重要指标。目前煤矿井下普遍采用的瓦斯压力测定方法有：1)黄泥封孔法；2)水泥砂浆封孔法；3)粘液封孔器法，通过近距离的巷道向煤层打钻，将管子布置在钻孔中，把钻孔封上后，钻孔里端形成一个测压气室，管子外端连接压力表，静待压力上升稳定，即可测得煤层的瓦斯压力。在这些封孔方法中，以粘液封孔器法效果较好，它的原理是把封孔器置于钻孔中，以两个胶囊封堵中间的粘液，再以粘液封堵测压气室的瓦斯，确保测压气室中的瓦斯不泄漏，缺点是封堵的距离在10～20米左右。水泥砂浆封孔的优点是可以封堵较深钻孔，缺点是水泥砂浆凝固较慢，凝固期间测压气室中的瓦斯易散失，压力稳定时间较长。特别是在遇到复杂地质条件时，如岩层裂隙发育，岩层中地下水压易与煤孔串通，以及煤层处于测压地点较远的下方时，采用上述方法都难以测得准确的煤层瓦斯压力值。因此，测定复杂地质条件下下行超深煤层的瓦斯压力是现场急需解决的一大难题。 

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简便、结构简单、准确度高、不受地下水压影响的下行超深钻孔快速测定煤层瓦斯压力的方法及装置。

技术方案：本发明的下行超深钻孔快速测定煤层瓦斯压力的方法及装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：在下行煤层上方的巷道内向煤层方向打一个直径为120～150mm、深为2～3m的钻孔作为测压孔，向钻孔内送入直径为115×5mm的孔口管，孔口管外露长度为200～300mm；带有高压法兰盘

步骤二：用水：灰＝0.75：1按质量比配制的灰浆与水玻璃混合后注入孔口管与岩层之间，水玻璃浓度采用38波美度的液体，其中：灰浆：水玻璃＝1：0.5质量比配制，注浆压力达6 MPa，注浆至孔口管外不跑浆为止；

步骤三：待孔口管加固的双液浆凝固8 小时后，用Ф90 mm钻头扫孔钻进2.5～3.5 m停，然后退出钻杆，用高压注浆泵注水进行孔口管耐压试验，要求耐压大于当地的地下水压，耐压稳定时间不小于30 min，若耐压稳定时间达不到30 min或压力达不到要求时，则重新注浆加固，直至孔口管耐压试验符合要求为止；

步骤四：待孔口管耐压试验合格后，用Ф75mm钻头顺钻孔向下打钻，至距离煤层0.4-0.6 m时停；

步骤五：利用高压注桨泵向钻孔内注入灰浆封堵岩层裂隙，先注稀浆后注浓浆，按水与灰的质量比为2:1、1.75:1、1.5：1、1.25:1、1:1、0.75:1六个配比依次注入，最后注0.75：1的浓浆封孔，注浆压力大于当地地下水压或注5～6包水泥即可；

步骤六：注桨凝固8小时后，用Ф75mm钻头扫孔钻进，进入煤层1.0～1.5 m停钻，退出钻杆；

步骤七：用四分管和注水管连接胶囊封孔器后，送入钻孔中，推动胶囊封孔器深入至钻孔深部，直至煤层与岩层交界面之上0.5-0.8米处； 

步骤八：将手动试压泵连接在注水管上，向胶囊封孔器中注入3～5MPa的压力水，使胶囊膨胀，在钻孔的深部预封住钻孔；

步骤九：向钻孔内灌入水泥浆，直到水泥浆灌满整个钻孔为止； 

步骤十：在四分管的外露端上安装压力表；

步骤十一：在测压孔附近10～20 m另打一钻孔，重复上述所有步骤；

步骤十二：通过压力表接头处的三通向瓦斯管路充入1～2 MPa的空气或其他惰性气体，当测压时间大于20天或压力表中的瓦斯压力稳定10天后，记下两个测压孔所测得的瓦斯压力值，然后拆除压力表，在拆除压力表的过程中，观察瓦斯管中涌出的是气体还是水，

如果测压孔中涌出的是气体，则压力表中所测的压力为煤层的瓦斯压力，取两个测压孔中压力较大的为所测煤层的瓦斯压力；

如果一个测压孔中涌出的几乎是水，且压力较大，与当地的地下水压相近，表明该钻孔处煤层含水，所测的压力是地下水的压力，所测得的结果不能采用，另一个钻孔打开后是气体，则所测数据即为煤层的瓦斯压力；