穿层孔测定煤层瓦斯压力技术

摘要

本发明涉及一种穿层孔测定煤层瓦斯压力技术，解决现有技术中穿层孔孔壁粗糙、钻孔变形、容易发生塌孔等问题，使得检测孔封堵严密，使测定的瓦斯压力值真实可靠。本发明技术采用钻孔-水泥浆封孔-扫孔的方法完成检测孔的施工，保障检测孔在测压期间的稳固性。使用双胶囊封孔系统封堵检测孔，防止瓦斯泄漏。本发明可以应用于煤矿井下利用穿层孔测定煤层瓦斯压力及测定岩层中各种气体压力。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种利用穿层孔测定煤层瓦斯压力的技术，适用于煤矿各种地质条件下煤层瓦斯压力的测定。

二、背景技术

煤矿安全规程要求在煤层开采前要进行瓦斯压力的检测，为了解煤层瓦斯赋存状况，评价煤矿开发条件，确定煤矿安全措施以及瓦斯开发利用提供依据。检测瓦斯压力前，先要对被检测煤层打检测孔，检测孔分为顺层孔和穿层孔，穿层孔一般较长，可达到40m以上。由于孔壁周边的应力作用使得穿层孔不稳固，极易发生塌孔，影响瓦斯压力的测定。目前广泛应用的直接打钻利用胶囊封孔测定煤层瓦斯压力的方法应用于穿层孔测压时，由于钻孔壁粗糙不平，测压期间穿层孔发生变形甚至塌孔，封堵钻孔的密封性受到影响，测出的煤层瓦斯压力值不能真实反应煤层实际瓦斯压力值。封孔的胶囊与孔壁接触，测压结束后很难将胶囊抽出，抽出后的胶囊也不同程度地损坏导致使用寿命大大降低。

三、技术内容

1.发明目的

针对以上对于现有利用穿层孔测定煤层瓦斯压力技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能在测压过程中，保证穿层孔的稳固性及密封性的检测孔的施工技术，及封堵检测孔测定瓦斯压力的方法。避免塌孔的发生，使测定的瓦斯压力值真实可靠，并同时增加胶囊的使用次数，大大降低封孔测压的成本。

2.技术方案

本发明采用钻孔-水泥浆封孔-扫孔的方法，即打穿层孔揭煤后延伸钻孔0.2m，在孔口安装法兰盘，使用输送管向孔内注入水泥浆至钻孔端面。水泥浆完全凝固后，使用比穿层孔直径小的钻头扫孔，揭煤后延伸钻孔2m左右，形成煤层延伸孔。水泥浆凝固后强度大，能保持穿层孔的稳固性。水泥钻孔和煤层延伸孔采用双胶囊封堵方式，即第一胶囊中部置于水泥钻孔与煤层延伸孔分界处，胶囊充入高压乳化液后膨胀封堵煤层延伸孔，同时对水泥钻孔形成第一道封堵。第二胶囊与第一胶囊相连，位于水泥钻孔中，形成对水泥钻孔的第二道封堵。保持充入胶囊的乳化液的压力大于瓦斯压力0.5MPa，从而防止煤层瓦斯的泄露。第一胶囊端部与煤层延伸孔端面的空间作为瓦斯室，测压管头通过胶囊内部的管路与穿层孔外的高压气源连通，测压时向瓦斯室补气，当连在高压气源上的压力表值保持不变时，即为测定的瓦斯压力值。此方案避免了胶囊直接封堵穿层孔测定瓦斯压力时穿层孔变形、塌孔等问题，双胶囊封堵系统使得检测孔密封紧密，有效解决了现有穿层孔测定瓦斯压力过程中的问题。

3.技术效果

本穿层孔测定煤层瓦斯压力方法和装置经过现场试验测试，具有密封效果好，操作简单，胶囊的损坏小，测定的瓦斯压力值准确，封孔检测的成本低等优点。方便煤矿井下较小空间内的装卸，节省了测压的时间。

四、附图说明

图1、图2是本发明检测孔施工方法示意图

图3是本发明封堵及测压方法示意图

五、具体实施方式

实施例1：如图1、图2所示，本发明瓦斯压力检测孔的施工方法，包括以下步骤：

(1)采用常规钻孔方法打穿层孔(1)，揭煤后延伸钻孔0.2m。在孔口固定法兰盘(4)，将水泥浆输送管(3)伸入到接近穿层孔内部端面处，输送管(3)连接水泥注浆机(5)。水泥注浆机向穿层孔内注入水泥，随着水泥浆的填充不断抽动输送管(3)避免输送管头埋入水泥浆(2)中。穿层孔内设一软管(6)管头伸出穿层孔，用于导出水泥浆中空气和水。

(2)水泥浆凝固24小时后，拆除法兰盘。用较穿层孔直径小的钻杆(7)进行扫孔，揭煤后延伸钻孔2m-3m，完成检测孔的施工。

实施例2：如图3所示，本发明封堵检测孔测压的方法是：将护管(13)通过螺纹连接在胶囊(12)侧面接头上，通过护管(13)将胶囊封孔系统推入孔中，当护管(13)外端接近孔口时螺接护管(14)，以同样方式连接若干护管，将胶囊封孔系统推入检测孔内。使胶囊(9)中部位于水泥钻孔与煤层延伸孔分界处，胶囊(12)位于水泥钻孔中。胶囊(9)端部装有测压管头(8)，从测压管头(8)引出一测压管道(10)与高压气源(17)及测压表(18)连通。高压管(15)连接储能罐(21)及手压泵(19)，做为高压乳化液注入胶囊的管路，胶囊(9)与胶囊(12)通过管路(16)连通，使高压管(15)与两胶囊相通。操作手压泵，乳化液进入储能罐(21)使压力升高，通过管路(15)、(16)注入两胶囊内使其膨胀从而封堵检测孔。打开高压气源阀门向瓦斯室充入高压空气使其压力高于煤层瓦斯压力。当测压表(18)显示的压力值减小到一定值保持24小时以上不变时，该值即为煤层瓦斯压力的实际值。