瓦斯壓力測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)

1、 言煤層的瓦斯壓力是礦井瓦斯基本參數(shù)之一，它對(duì)于確定煤層瓦斯含量、進(jìn)行礦井瓦斯涌出治理，瓦斯抽放以及煤與瓦斯突出的防治等工作均具有十分重要的意義。在治理礦井瓦斯的長(zhǎng)期實(shí)踐中，已探索出了許多井下煤層瓦斯壓力的直接測(cè)定方法，在這些測(cè)定方法中，多數(shù)準(zhǔn)確度高、易操作，但也有不少的測(cè)定方法其準(zhǔn)確度低、可靠性差。因此，有必要對(duì)煤層瓦斯壓力的測(cè)定方法進(jìn)行規(guī)范，并在此基礎(chǔ)上制定煤礦井下煤層瓦斯壓力直接測(cè)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)的制定以測(cè)定方法的可靠性為主，兼顧其可操作性及已使用的程度，同時(shí)考慮瓦斯壓力測(cè)定的最新科研成果。本標(biāo)準(zhǔn)遵循煤炭工業(yè)部頒布的煤礦安全規(guī)程和防治煤與瓦斯突出細(xì)則等文件的有關(guān)規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭工業(yè)

2、部科技教育司提出。本標(biāo)準(zhǔn)由煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：煤炭科學(xué)研究總院重慶分院。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：許英威、杜子健。本標(biāo)準(zhǔn)委托煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)煤礦瓦斯防治及設(shè)備分會(huì)負(fù)責(zé)解釋。中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT/T 638-1996煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測(cè)定方法1 范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煤礦井下直接測(cè)定煤層瓦斯壓力的原理、設(shè)備材料、儀表以及打鉆、封孔、測(cè)壓等工藝的要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于煤礦井下直接測(cè)定煤層瓦斯壓力（簡(jiǎn)稱(chēng)瓦斯壓力測(cè)定）。2 引用標(biāo)準(zhǔn)下列標(biāo)準(zhǔn)包含的條文，通過(guò)在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用

3、下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。JJG5271 工業(yè)用單圈管彈簧式壓力表、真空表和真空壓力表鑒定規(guī)程 國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局防治煤與瓦斯突出細(xì)則 1995-05-01 煤炭工業(yè)部氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程 1989-12-22 勞動(dòng)部3 測(cè)定原理通過(guò)鉆孔揭露煤層，安設(shè)測(cè)定儀表并密封鉆孔，利用煤層中瓦斯的自然滲透原理測(cè)定在鉆孔揭露處達(dá)到平衡的瓦斯壓力。4 方法分類(lèi)4.1 按測(cè)壓方式分4.1.1 主動(dòng)測(cè)壓法鉆孔封完孔后，通過(guò)鉆孔向被測(cè)煤層充入補(bǔ)償氣體達(dá)到瓦斯壓力平衡而測(cè)定煤層瓦斯壓力的測(cè)壓方法。補(bǔ)償氣體可選用高壓氮?dú)猓∟2），高壓二氧化碳（CO2）或其它惰性氣體。補(bǔ)償氣體的充氣壓力應(yīng)略高于預(yù)計(jì)煤層瓦斯壓力。4.1.1 被

4、動(dòng)測(cè)壓法 鉆孔封完孔后，通過(guò)被測(cè)煤層瓦斯的自然滲透，達(dá)到瓦斯壓力平衡而測(cè)定煤層瓦斯壓力的方法。4.2 按封孔材料分4.2.1 黃泥、水泥封孔測(cè)壓法封孔材料為黃泥，水泥或黃泥水泥混合物，封孔方式為手工操作，主要適合石門(mén)揭煤的瓦斯壓力測(cè)定。4.2.2 膠囊-密封粘液封孔測(cè)壓法封孔材料為膠囊、密封粘液，封孔方式為手工操作。適用于松軟巖層或煤巷瓦斯壓力測(cè)定。4.2.3 注漿封孔測(cè)壓法封孔材料為膨脹不收縮水泥漿加粘液，封孔方式為壓氣注漿器或泥漿泵注漿封孔。適用于井下各種條件下的瓦斯壓力測(cè)定，特別適合于近距離煤層群分煤層的瓦斯壓力測(cè)定。5 設(shè)備材料、儀表及工具5.1 鉆孔設(shè)備 打鉆孔用的鉆機(jī)可根據(jù)實(shí)際情況

5、選用，其能力必須滿(mǎn)足測(cè)壓鉆孔長(zhǎng)度的要求，鉆頭直徑選用5090 mm。5.2 材料 木楔，壓力表聯(lián)接頭，密封墊，密封帶以及真空密封膏。5.3 儀表 壓力表 量程為預(yù)計(jì)煤層瓦斯壓力的1.5倍，準(zhǔn)確度優(yōu)于1.5級(jí)，必須符合JJG 52的規(guī)定。5.4 工具管鉗，扳手，剪刀，皮尺，水桶，螺絲刀，手工封孔送料管。5.5 用黃泥、水泥封孔測(cè)壓法時(shí)，還需：黃泥 將質(zhì)地致密可塑性好的粘土制成兩端頭呈球狀，通過(guò)陰干，烤或曬，使其外皮半干，里面濕軟；水泥 不低于425#；黃泥水泥混合物 由黃泥和水泥按適當(dāng)比例混合；速凝水泥 凝結(jié)時(shí)間20min；管材 6×1mm紫銅管，6mm尼龍管，13mm鐵管，以及相應(yīng)連

6、接頭；其他 木塞，擋板，鐵絲，肥皂。5.6 用膠囊-密封粘液封孔測(cè)壓法時(shí)，還需：密封粘液；密封粘液罐和壓力水罐 用于預(yù)計(jì)的煤層瓦斯壓力小于5MPa時(shí)的封孔，液壓和水壓由液態(tài)CO2提供；封孔器組件 進(jìn)液管、進(jìn)水管、測(cè)壓管、膠囊及測(cè)定儀表。5.7 用注漿封孔測(cè)壓法時(shí)，還需：手搖注漿泵；壓氣注漿泵 用于測(cè)壓鉆孔長(zhǎng)度小于20m時(shí)的封孔注漿，其容量應(yīng)大于封20m鉆孔所需的水泥漿容量，動(dòng)力為井下壓縮空氣；泥漿泵 宜用柱塞泥漿泵，其流量為2050L/min，壓力34MPa；密封粘液 密封粘液由骨料、填料和粘液混合而成。密封粘液（封堵間隙為不大于4mm）的配方為：化學(xué)漿糊粉（淀粉+防腐劑）與水的比例（質(zhì)量比）

7、1：16制成粘液，骨料與粘液的比例（體積比）為1：8，填料與粘液的比例（體積比）為1：16。其中骨料由粒度為0.51.0，1.02.5，2.55.0的爐渣按體積比1：2：3混合而成；填料由0.250.5，0.51.0，1.02.5mm的鋸末按體積比1：1：1均勻混合而成；膨脹不收縮水泥漿 由膨脹不收縮水泥與水（井下清潔水）按一定比例制成；測(cè)壓管、注漿管（13mm鐵管）及附件。5.8 用主動(dòng)測(cè)壓法時(shí)，還需：高壓儲(chǔ)氣罐 必須符合勞動(dòng)部氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程的要求；充氣聯(lián)接裝置 必須聯(lián)接方便、可靠；補(bǔ)償氣體 高壓N2，高壓CO2氣體或其他惰性氣體。6 瓦斯壓力測(cè)定工藝6.1 測(cè)定地點(diǎn)的選擇6.1.1 同一

8、地點(diǎn)應(yīng)打兩個(gè)測(cè)壓鉆孔，鉆孔口距離應(yīng)在其相互影響范圍外，其見(jiàn)煤點(diǎn)的距離除石門(mén)測(cè)壓外應(yīng)不小于20m。石門(mén)揭煤瓦斯壓力測(cè)定按防治煤與瓦斯突出細(xì)則的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。6.1.2 除在煤巷中測(cè)定本煤層瓦斯壓力外，測(cè)定地點(diǎn)應(yīng)選擇在石門(mén)或巖巷中。6.1.3 鉆孔應(yīng)避開(kāi)地質(zhì)構(gòu)造裂隙帶、巷道的卸壓圈和采動(dòng)影響范圍。6.1.4 測(cè)定煤層原始瓦斯壓力的見(jiàn)煤點(diǎn)應(yīng)避開(kāi)地質(zhì)構(gòu)造裂隙帶、巷道、采動(dòng)及抽放等的影響范圍。6.1.5 選擇瓦斯壓力測(cè)定地點(diǎn)應(yīng)保證有足夠的封孔深度。6.1.6 瓦斯壓力測(cè)定地點(diǎn)宜選擇在進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，行人少且便于安設(shè)保護(hù)柵欄的地方。6.2 測(cè)定方法的選擇6.2.1 測(cè)壓處巖石堅(jiān)硬、少裂隙，可采用黃泥、水泥封孔測(cè)

9、壓法。6.2.2 在松軟巖層及煤巷中測(cè)定煤層的瓦斯壓力時(shí)：鉆孔長(zhǎng)度15m時(shí)應(yīng)采用膠囊-密封粘液封孔測(cè)壓法；鉆孔長(zhǎng)度>15m時(shí)應(yīng)采用注漿封孔測(cè)壓法。6.2.3 豎井揭煤可采用注漿封孔測(cè)壓法。 石門(mén)揭煤的測(cè)壓，按細(xì)則的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。6.2.4 測(cè)定鄰近煤層的瓦斯壓力或煤層群分層測(cè)壓應(yīng)采用注漿封孔測(cè)壓法。6.2.5 測(cè)壓時(shí)間充足時(shí)，宜采用被動(dòng)測(cè)壓法。 測(cè)壓時(shí)間較短時(shí)，應(yīng)采用主動(dòng)測(cè)壓法。6.3 鉆孔施工6.3.1 鉆孔的開(kāi)孔位置應(yīng)選在巖石(煤壁)完整的位置。6.3.2 鉆孔施工應(yīng)保證鉆孔平直、孔形完整，穿層測(cè)壓鉆孔宜穿煤層全厚。6.3.3 鉆孔施工好后，應(yīng)立即清洗鉆孔，保證鉆孔暢通。6.3.4

10、在鉆孔施工中應(yīng)準(zhǔn)確記錄鉆孔方位、傾角、長(zhǎng)度、鉆孔開(kāi)始見(jiàn)煤長(zhǎng)度及鉆孔在煤層中長(zhǎng)度，鉆孔開(kāi)孔時(shí)間、見(jiàn)煤時(shí)間及鉆畢時(shí)間。 6.4 封孔6.4.1 鉆孔施工完后應(yīng)在24h內(nèi)完成封孔工作。6.4.2 準(zhǔn)備工作：6.4.2.1 按選用的封孔方法準(zhǔn)備好封孔材料、儀表、工具等。6.4.2.3 檢查測(cè)壓管是否通暢及其與壓力表聯(lián)接的氣密性；6.4.2.4 鉆孔為下向孔時(shí)應(yīng)將鉆孔水排除。6.4.3 封孔深度：6.4.3.1 封孔深度應(yīng)超過(guò)鉆孔施工地點(diǎn)巷道的影響范圍， 并滿(mǎn)足以下要求： a）黃泥、水泥封孔測(cè)壓法的封孔深度應(yīng)不小于5m；b）膠囊密封粘液封孔測(cè)定本煤層瓦斯壓力的封孔深度應(yīng)不小于10m；c）注漿封孔測(cè)壓法的

11、封孔深度不小于12m，煤層群分層測(cè)壓時(shí)則應(yīng)封堵至被測(cè)煤層在鉆孔側(cè)的頂板或底板；d）應(yīng)盡可能加長(zhǎng)測(cè)壓鉆孔的封孔深度。6.4.3.2 本煤層測(cè)壓孔封孔應(yīng)保證其測(cè)壓氣室長(zhǎng)度不小于1.5m，穿層測(cè)壓孔的封孔不宜超過(guò)被測(cè)煤層在鉆孔側(cè)的頂板或底板。6.4.4 黃泥、水泥封孔測(cè)壓法封孔步驟：a）如圖1所示，將擋板固定在測(cè)壓管的端頭，然后送至預(yù)定的封孔深度；b）用送料管將封孔材料送至擋板處，輕輕搗實(shí)將測(cè)壓管固定住，然后將黃泥或水泥團(tuán)逐步送入孔中，并用送料管將其搗實(shí)，一直到孔口。在封孔的過(guò)程中，每隔1m左右打入一個(gè)木塞；c）在距孔口0.5m處用速凝水泥封孔，孔口用木楔固定；d）封孔24h后，安裝壓力表。1壓力表

12、；2三通；3木楔；4測(cè)壓管；5擋板；6煤層圖1 黃泥、水泥封孔測(cè)壓法示意圖6.4.5 膠囊密封粘液封孔測(cè)壓法封孔步驟：a）如圖2所示，在測(cè)壓地點(diǎn)先將封孔器組裝好，將其放入預(yù)計(jì)的封孔深度，在鉆孔孔口安裝好阻退楔，聯(lián)接好封孔器與密封粘液罐、壓力水罐，裝上各種控制閥，安裝好壓力表；1三通；2壓力表；3密封粘液罐；4阻退楔；5輸液管；6膠囊1；7密封粘液；8膠囊2；9壓力水罐；10鉆孔圖2 膠囊密封粘液封空測(cè)壓示意圖b）啟動(dòng)壓力水罐開(kāi)關(guān)向膠囊充壓力水，待膠囊膨脹封住鉆孔后開(kāi)啟密封粘液罐往鉆孔的密封段注入密封粘液，密封粘液的壓力應(yīng)略高于煤層預(yù)計(jì)的瓦斯壓力。6.4.6 注漿封孔測(cè)壓法封孔步驟：鉆孔直徑為6

13、575mm，鉆孔長(zhǎng)度為1570m。封孔步驟為：a）如圖3所示，將測(cè)壓管安裝至預(yù)定的封孔深度，在孔口用木楔封住，并安裝好注漿管；b）根據(jù)封孔深度確定膨脹不收縮水泥的使用量，按一定比例配好封孔水泥漿，用壓氣注漿器或泥漿泵一次連續(xù)將封孔水泥漿注入鉆孔內(nèi)；c）注漿48h后，通過(guò)測(cè)壓管用手搖注液泵將粘液注入鉆孔內(nèi)；d）撤下手搖注液泵，在孔口安裝三通及壓力表。1注液泵；2三通；3壓力表；4木楔；5測(cè)壓管；6煤層；7粘液；8水泥；9注漿管；10注漿泵圖3 注漿封孔測(cè)壓封孔示意圖7 瓦斯壓力觀測(cè)與確定7.1 測(cè)壓管理7.1.1 必須設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)瓦斯壓力的測(cè)定工作。7.1.2 在瓦斯壓力測(cè)定過(guò)程中，應(yīng)作好各種參數(shù)及施工情況的記錄。7.2 觀測(cè)主動(dòng)測(cè)壓法應(yīng)每天觀測(cè)一次，被動(dòng)測(cè)壓法至少3天觀測(cè)一次。在觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)瓦斯壓力值變化較大，則應(yīng)增加觀測(cè)次數(shù)。記錄表的格式如表1。7.3 瓦斯壓力觀測(cè)時(shí)間采用主動(dòng)測(cè)壓法時(shí)，當(dāng)煤層的瓦斯壓力小于4MPa時(shí)需510d，當(dāng)煤層的瓦斯壓力大于4MPa時(shí)，則需2040d。被動(dòng)測(cè)壓法時(shí)，則視煤層的瓦斯壓力及透氣性大小的不同，需30d以上。7.4 瓦斯壓力的確定7.4.1 將觀測(cè)結(jié)果繪制在以時(shí)間（d）為橫坐標(biāo)，瓦斯壓力（MPa）為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)圖上，當(dāng)測(cè)壓時(shí)間達(dá)到7.3規(guī)定，如瓦斯