煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法.docx

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煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法

前言II

1范围1

2规范性引用文件1

3定义1

4测定方法分类2

5测定用设备、材料、仪表及工具2

6测定地点的选择3

7测定钻孔施工及封孔3

8测定、观测与测定结果确定4

附录A（规范性附录）胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测压法及注浆封孔测压法设备、材料、仪表及工具………………………………...…………………………………….7

附录B（规范性附录）煤层瓦斯压力测定记录表……………………………………………8

附录C（规范性附录）胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测压法及注浆封孔测压法封孔工艺

.9

附录D（规范性附录）参考资料…………………………………………………………….12

前言

本标准代替MT/T638—1996《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》。

本标准与MT/T638—1996相比主要变化如下：

a）修改了“规范性引用文件”（本标准2）；

b）增加了“定义”（本标准3）；

c）测压方法分类中删除了原有的“黄泥、水泥封孔测压法”（本标准4：

MT638—1996的4.2.1、6.4.4）；

d）增加了测压管材的抗内压要求（本标准5.1.2：

MT638—1996的6.2）；

f）对测定地点的选择原则进行了调整，根据测定煤层的原始及残存瓦斯压力分别进行了规定（本标准6），新增了对注浆封孔上向测压钻孔倾角的要求（本标准6）；

g）对注浆测压的封孔长度进行了修订（本标准7.2.3）；

h）增加了注浆封孔测压的新方法（测压管为拉制钢管）（本标准7.2.5）；

i）对测压结果的确定中压力变化的幅度进行了修订（本标准8.4.1；MT638—1996的7.4.1）；

j）增加了测压结果的判定、修正方法，对测定钻孔中的水对测定结果的影响进行了相应修正（本标准8.4.2）;

k）增加了附录A、附录B、附录C、附录D。

本标准的附录A、附录B、附录C为规范性附录；附录D为资料性附录。

本标准由国家煤矿安全监察局提出。

本标准由全国安全生产标准化技术委员会煤矿分技术委员会归口。

本标准起草单位：

煤炭科学研究总院重庆分院。

本标准主要起草人：

杜子健、龙伍见、张志刚、霍春秀、周厚权、黄学满。

原标准于1996年12月首次发布。

煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法

1范围

本标准规定了煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力的测定方法、工艺、设备、材料、封孔等的要求。

本标准适用于矿井下直接测定煤层瓦斯压力。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。

凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB∕T1527铜及铜合金拉制管

GB∕T8163输送流体用无缝钢管

JJG52工业用单圈管弹簧式压力表、真空表和真空压力表检定规程国家技术监督局

QX∕T26空盒气压计

3定义

本标准采用下列定义

3.1

煤层瓦斯压力gaspressureincoalseam

煤层瓦斯压力为瓦斯在煤层中所呈现的压力，单位为MPa。

如无特指，煤层瓦斯压力均为绝对压力。

3.2

煤层原始瓦斯压力primitivegaspressureincoalseam

煤层原始瓦斯压力是指煤层未受采动、瓦斯抽采及人为卸压等影响处的煤层瓦斯压力，单位为MPa。

3.3

煤层残存瓦斯压力residualgaspressureincoalseam

煤层受采栋、瓦斯抽采及人为卸压等影响后残存的瓦斯呈现的压力称为煤层残存瓦斯压力，单位为MPa。

3.4

煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定directmeasuringofgaspressureinundergroundcoalseam

指在煤矿井下通过测定钻孔及相应测定方法直接测量煤层瓦斯压力的过程（简称测压）。

4测定方法分类

4.1按测压方式分类

按测压时是否向测压钻孔内注入补偿气体，测定方法可分为主动测压法和被动测压法。

4.1.1主动测压法

在钻孔预设测定装置和仪表并完成密封后，通过预设装置向钻孔揭露煤层处或测压气室充入一定压力的气体，从而缩短瓦斯压力平衡所需时间，进而缩短测压时间的一种测压方法，补偿气体用于补偿钻孔密封前通过钻孔释放的瓦斯，可选用氮气（N2）、二氧化碳气体（CO2）或其他惰性气体。

4.1.2被动测压法

测压钻孔被密封后，利用被测煤层瓦斯向钻孔揭露煤层处或测压室的自然渗透作用，达到瓦斯压力平衡，进而测定煤层瓦斯压力方法。

4.2按封孔方法及材料分类

按测压钻孔封孔材料的不同，测压可分为胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测压法和注浆封孔测压法。

4.2.1胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测压法

采用胶囊（胶圈）、密封粘液对测压钻孔进行封孔称胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测压法。

4.2.2注浆封孔测压法

封孔材料为水泥、膨胀剂加水搅拌成的混合浆液，通过注浆泵注入测压钻孔进行封孔的测压方法称为注浆封孔测压法。

5测定用设备、材料、仪表及工具

5.1一般设备、材料、仪表及工具

5.1.1钻孔设备

施工钻孔用的钻机能力应满足测压钻孔长度的要求。

5.1.2材料

测定所需材料包括：

a）木楔、压力表联接头、密封垫、密封带以及真空密封膏等;

b）测压用的测压管材（承受内压应不小于12MPa）。

5.1.3仪表

测定用压力表，量程为预设煤层瓦斯压力的1.5倍，准确度优于1.5级，必须符合JJG52的规定；空盒气压计，必须符合QX∕T26的规定。

5.1.4工具

管钳、扳手、剪刀、皮尺、水桶、螺丝刀、手工封孔送料管等。

5.2不同测压法特定设备、材料、仪表及工具

5.2.1胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测压法所需设备、材料、仪表及工具

胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测压法所需设备、材料、仪表及工具见附录A。

5.2.2注浆封孔测压所需设备、材料、仪表及工具

注浆封孔测压所需设备、材料、仪表及工具见附录A。

采用主动测压法时，还需：

a）高压储蓄罐必须符合劳动部《气瓶安全检查规程》的要求;

b）减压及充气连接装置必须安全、连接方便、可靠；

c）补偿气体工业用氮气及二氧化碳气体，或其他惰性气体。

6测定地点的选择

测定地点的选择原则如下：

a）测定地点应优先选择在石门或岩巷中，选择岩性致密的地点，且无断层、裂隙等地质构造处布置测点，其瓦斯赋存条件状况要具有代表性。

b）测压钻孔应避开含水层、溶洞，并保证测压钻孔与其距离不小于50m。

c）对于测定煤层原始瓦斯压力的测压钻孔应避开采动、瓦斯抽采及其他人为卸压影响范围，并保证测压钻孔与其距离不小于50m。

d）对于所需要测定煤层残存瓦斯压力的测压钻孔则根据测压目的的要求进行测压地点选择。

e）选择测压地点应保证测压钻孔有足够的封孔深度（穿层测压钻孔得见煤点或顺曾测压钻孔的测压其适应位于巷道的卸压圈之外），采用注浆封孔的上向测压钻孔倾角应不小于5°。

f）同一地点应设置两个测压钻孔，其纵孔见煤点或测压气室应在相互影响范围外，其距离除石门测压外应不小于20m。

石门揭煤瓦斯压力测定钻孔的布置按《防治煤与瓦斯突出细则》的有关规定进行。

g）瓦斯压力测定地点宜选择在进风系统，行人少且便于安设保护栏栅的地方。

7测定钻孔施工及封孔

7.1测定钻孔施工

7.1.1钻孔直径宜为

65～

95mm。

钻孔长度应保证测压所需的封孔深度。

7.1.2钻孔的开孔位置应选在岩石（煤壁）完整的地点。

7.1.3钻孔施工应保证钻孔平直、孔形完整，穿层测压钻孔出特厚煤层外应穿透煤层全厚，对于特厚煤层测压钻孔应进入煤层1.5～3m。

7.1.4钻孔施工好后，应立即用压风或清水清洗钻孔，清除钻屑，保证钻孔畅通。

7.1.5在钻孔施工中应准确记录钻孔方位、青椒、长度、钻孔开始见煤长度及钻孔在煤层中长度，钻孔开钻时间、见煤时间及钻毕时间。

记录格式见附录B。

7.1.6钻孔施工前应制定详细的技术及安全措施（包括测压观测期间所应采取的技术及安全措施）。

7.2测定钻孔封孔

7.2.1测定钻孔施工完成后应在24h内完成钻孔的封孔工作，在完成封孔工作24h后进行测定工作。

7.2.2准备工作

封孔前应作如下准备工作：

a）按选用的封孔方法准备好封孔材料、仪表、工具等;

b）检查测压管是否通畅及其在与压力表联接的气密性;

c）钻孔为下向孔时应将钻孔内积水排除。

7.2.3封孔深度

封孔深度应超过测压钻孔施工地点巷道的影响范围，并满足以下要求：

a）胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测定本煤层瓦斯压力的封孔深度应不小于10m。

b）注浆封孔测压法的测压钻孔封孔深度应满足公式

（1）：

………………………

（1）

式中：

——钻孔封孔深度，m;

——钻孔所需最小封孔深度（有效封孔段长度），m;

应保证穿层测压钻孔的见煤点、顺煤层测压钻孔的测压气室位于巷道的卸压圈之外，且

不小于12.0m;穿层测压钻孔的

不应进入被测煤层，顺煤层测压钻孔封孔后应保证其测压气室长度为不小于1.5m;

D——钻孔的直径，m;

——钻孔的倾角，（°）；5°≦

≦90°

c）应尽可能加长测压钻孔的封孔深度。

7.2.4采用胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测压法的封孔工艺宜按附录C的规定进行。

7.2.5采用注浆封孔测压法的封孔工艺宜按附录C的规定进行。

8测定、观测与测定结果确定

8.1测定管理

8.1.1必须设专人负责瓦斯压力的测定工作。

8.1.2在瓦斯压力测定过程中，应做好各种参数及施工情况的记录。

记录表的格式按附录B中的格式填写。

8.2测定

8.2.1采用主动测压时，只在第一次测定时向测压钻孔冲入补偿气体，补偿气体的充气压力宜为预计的煤层瓦斯压力的0.5倍。

8.2.2采用被动测压法时，不进行气体补偿。

8.3观测

8.3.1采用主动测压法时应每天观测一次测定压力表，采用被动测压法应至少3d观测一次测定压力表。

8.3.2观测时间

观测时间的确定应遵循以下原则：

a）采用主动测压法，当煤层瓦斯压力小于4MPa时，其观测时间需5～10d；当煤层瓦斯压力大于4MPa时，则需要10～20d。

b）采用被动测压法，则视煤层瓦斯压力及透气性大小的不同，其观测时间一般需20～30d以上。

c）在观测中发现瓦斯压力值在开始测定的一周内变化较大时，则应适当缩短观测时间间隔。

8.4测定结果的确定

8.4.1将观测结果绘制在以时间（d）为横坐标、瓦斯压力（MPa）为纵坐标的坐标图上，当观测时间达到8.3.2的规定，如压力变化在3d内小于0.015MPa，测定工作既可结束;否则，应延长测压时间。

8.4.2在结束测压工作、撤卸表头时（应制定相应的安全措施），应测量从钻孔中放出的水量，如果钻孔与含水层、溶洞导通（根据矿井防治水的有关方法判定），则此测压钻孔作废并按有关规定进行封堵；如果测压钻孔没有与含水层、溶洞导通，则需对钻孔水对测定结果的影响进行修订，修正方法可根据测量从钻孔中放出的水量、钻孔参数、封孔参数等进行。

修正方法如下：

a）其中水平及下向测压钻孔不修正，即：

P′=

……………………………………………

（2）

式中：

P′——修正后的测定压力表读数值，MPa；

——测定压力表读数值，MPa。

b）对于上向钻孔，如果无水按公式

（2）进行，否则修正方法如下：

1）当V〉

并且V-

<

时：

P′=

-0.01lsin

-0.01

sin

…………………（3）

式中：

V——测压钻孔内流出的水量，

；

——测压管管内空间的体积，

；

——钻孔预留气室的体积，

；

l——测压管的长度，m。

2）当V〉

并且V-

时：

P′=

-0.01Lsin

………………………（4）

式中：

L——测压钻孔的长度，m。

3）当0〈V≦

时：

P′=

-0.01

sin

…………………………（5）

式中：

d——测压管的直径，m。

8.4.3测定结果的确定：

P=P′+

式中：

P——测定的煤层瓦斯压力值，MPa;

——测定地点的大气压力值，MPa；大气压力的测定应采用空盒气压计进行测定，空盒气压计应遵循标准QX∕T26的相关规定。

8.4.4同一测压地点以最高瓦斯压力测定值作为测定结果。

附录A

（规范性附录）

胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测压法及注浆封孔测压法设备、材料、仪表及工具

A.1胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测压法设备、材料、仪表及工具

A.1.1密封粘液

密封粘液由骨料、填料和粘液混合而成。

密封粘液（封堵间隙为不大于4mm）的配方为：

化学浆糊粉（淀粉+防腐剂）与水的比例（质量比）1：

16制成粘液，骨料与粘液的比例（体积比）为1：

8，填料与粘液的比例（体积比）为1：

16。

其中骨料由粒度为0.5～1.0，1.0～2.5，2.5～5.0mm的炉渣按体积比1：

2：

3混合而成；填料由0.25～0.5，0.5～1，1.0～2.5mm的锯末按体积比1：

1：

1均匀混合而成。

A.1.2密封粘液罐和压力水罐用于预计的煤层瓦斯压力小于5MPa时的封孔，液压和水压由液态CO2提供。

A.1.3封孔器组件进液管、进水管、测压管、胶囊（胶圈）及测定仪表。

A.2注浆封孔测压法设备、材料、仪表及工具

A.2.1注浆泵宜用柱塞注浆泵，其流量为20～50L∕min,压力为3～4MPa。

A.2.2膨胀不收缩水泥浆由膨胀剂（膨胀率不小于0.02%）、水泥（硅酸盐水泥、标号不低于425号），与水（井下清洁水）按一定比例制成，也可参照水灰比为2：

1的比例进行配制，膨胀剂的掺量为水泥的12%。

A.2.3测压管宜选用GB∕T1527—1997

6×2mm拉制铜管（承受内压）12MPa、1根的长度〉测压钻孔长度）或GB∕T8163—1999

16×2mm输送流体用无缝钢管（牌号10、承受内压＞12MPa）。

A.2.4注浆管宜选用GB∕T8163—1999

16×2mm输送流体用无缝钢管（牌号10、承受内压＞12MPa）。

A.2.5附件泥浆泵与注浆管的联接装置，承受压力〉6MPa。

A.2.6夹持棍采用

6×2mm拉制钢管作为测压管时选用。

附录B

（规范性附录）

煤层瓦斯压力测定记录表

矿井煤层名称测压地点测压地点的大气压力

煤层厚度煤层倾角测压气室（揭煤）标高测压气室（揭煤）埋深

开钻时间揭煤时间钻完时间封孔时间封孔深度

孔号

钻孔参数

岩孔长

m

煤孔长

m

备注

方位

（°）

倾角

（°）

长度

m

时间

压力，MPa

时间

压力，MPa

附录C

（规范性附录）

胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测压法及注浆封孔测压法封孔工艺

C.1采用胶囊（胶圈）—密封粘液封孔测压法宜按如下封孔步骤进行

C.1.1如图1所示，在测压地点先将封孔器组装好，将其放至预计的封孔深度，在钻孔孔口安装好阻退楔，联接好封孔器与密封粘液罐、压力水罐，装上各种控制阀，安装好压力表。

C.1.2启动压力水罐开关向胶囊（胶圈）充压力水，待胶囊（胶圈）膨胀封住钻孔后开启密封粘液罐往钻孔的密封端注入密封粘液，密封粘液的压力应略高于预计的煤层瓦斯压力。

1——注气口；

2——手把；

3——加压手轮；

4——推力轴承；

5——胶圈；

6——压力表；

7——封孔胶圈；

8——高压软管；

9——阀门；

10——高压

或

瓶；

11——粘液；

12——粘液缸。

图1胶囊（胶圈）—密封粘液封孔示意图

C.2采用注浆封孔测压法封孔步骤

C.2.1如图2所示，通过辅助管将安装有夹持器的测压管（1根管的长度大于测定钻孔的长度）安装至预定的（测压）深度，在孔口用木楔封住，并安装好注浆管；

C.2.1.2根据封孔深度确定膨胀不收缩水泥的使用量，按一定比例（参考值为：

水灰比为2：

1，膨胀剂的掺量为水泥的12%）配好封孔水泥浆，用泥浆泵一次连续将封孔水泥浆注入钻孔内；

C.2.1.3注浆24h后，在孔口安装三通及压力表。

1——充气装置（主动测压）；

2——三通；

3——压力表；

4——木楔；

5——测压管（GB/T1527—1997拉制铜管制）；

6——煤层；

7——封堵材料；

8——注浆管；

9——注浆泵；

10——夹持器；

11——筛孔管（GB/T1527—1997拉制铜管制）。

图2采用拉制钢管测压时注浆封孔测压示意图

C.2测压管材为输送流体用无缝钢管的测压封孔步骤为：

C.2.2.1如图3所示，将测压管（测压管长度以井下巷道及运输条件而定）安装至预定的深度，在孔口用木楔封住，并安装好注浆管；

C.2.2.2根据封孔深度确定膨胀不收缩材料、清水以及水泥的使用量，按一定比例（参考值为：

水灰比为2：

1，膨胀剂的掺量为水泥的12%）配好封孔水泥浆，用泥浆泵一次连续将封孔水泥浆注入钻孔内;

C.2.2.3注浆24h后，在孔口安装三通及压力表。

1——充气装置（主动测压）；

2——三通；

3——压力表；

4——木楔；

5——测压管（GB/T8163—1999输送流体用无缝钢管制）；

6——煤层；

7——封堵材料；

8——注浆管（GB/T8163—1999输送流体用无缝钢管制）；

9——注浆泵；

10——筛孔管（GB/T8163—1999输送流体用无缝钢管制）。

附录D

（规范性附录）

参考资料

D.1防治煤与瓦斯突出细则1995-05-01煤炭工业部

D.2气瓶安全监察规程1989-12-22劳动部