對涌山礦二煤瓦斯壓力測定實踐的認識

余 偉，羅曉燕

（樂平礦務局 涌山煤礦，江西 樂平333304）

1 概述

樂平礦務局涌山煤礦開采急傾斜煤層，煤層平均傾角65°～75°，地質構造復雜，煤系地層厚約300～500m，含煤11層，為中近距離煤層群，煤層總厚度為20.86m。煤層較穩定，結構較復雜，含夾矸1～3層，煤種均為低磷、低中硫的無煙煤，其中二、三、四、五煤為主采煤層，一、六、七、八煤為局部可采煤層，開采煤層均為突出煤層。

礦井主要開采煤層透氣性差，瓦斯壓力變化大，隨著三水平36采區的開拓，石門揭煤頻繁，煤與瓦斯突出的危險性不斷增大，預防煤與瓦斯突出的技術難度不斷加大。由此，科學、準確地測定煤層瓦斯壓力、研究掌握瓦斯壓力的變化，在預防煤與瓦斯突出的安全生產工作中就顯得尤為重要。

2 測壓比較

2.1 被動測壓法

涌山礦過去都是采用被動測壓法來測定煤層瓦斯壓力。此種測壓方法存在測壓周期長、測壓不準確等問題，有時在瓦斯含量高的煤層，測得的瓦斯壓力偏小很多。

2.2 主動測壓法

該礦目前應用的是主動測壓法，在進行礦井煤層瓦斯壓力測定中，所取得的數據較為準確，且符合現場實際情況，還能夠縮短瓦斯壓力平衡所需要的時間，進而縮短了測壓時間。

2.3 主動測壓法的內涵

該測壓方法是在鉆孔封完孔后，通過鉆孔向被測煤層充入補償氣體達到瓦斯壓力平衡而測定煤層瓦斯壓力的測定方法。補償氣體可選用高壓氮氣（N2）、高壓二氧化碳氣體（CO2）或其他惰性氣體；補償氣體的充氣壓力略高于預計煤層瓦斯壓力。

3 測壓實踐

3.1 測壓地點選擇

（1）當在煤巷中測定本煤層瓦斯壓力應用主動測壓法時，在同一地點打兩個測壓鉆孔，鉆孔口距離控制在其相互影響范圍外，距見煤點的距離不小于20m。

（2）當在石門揭煤時應用主動測壓法，進行瓦斯壓力測定時，測定地點選擇在石門或巖巷中。鉆孔要避開地質構造裂隙帶、巷道的卸壓圈和采動影響范圍。

（3）瓦斯壓力測定點要選擇在進風系統，行人少且便于安設保護柵欄的地方，并能保證有足夠的封孔深度。

（4）在每個測壓地點必須布置2個測壓孔，2個鉆孔見煤點相距20m以上，鉆孔必須穿透煤層進入頂（底）板0.5m，鉆孔的傾角不得小于15°。

3.2 二煤瓦斯壓力測壓實施

（1）二煤瓦斯壓力的測定地點。該礦對二煤的瓦斯壓力測定，選擇在36－465石門。

（2）二煤賦存狀態。煤厚2.2m，為黑褐色，色澤暗淡為，多為片狀、塊狀，以塊狀為主，無夾矸。頂底板多以粉砂巖、細砂巖為主，底板含有兩層0.5m厚的煤線，其產狀為331°∠76°。

（3）二煤煤樣化驗結果：水份（Mad）為0.85%，灰份（Aad）為20.35%，揮發份（Vdaf）為5.69%，視密度為1.63 g／cm3，發熱量為31.03MJ／kg。

3.3 二煤瓦斯壓力測壓流程

（1）鉆孔布置及施工。鉆孔的開孔位置選在巖石（煤壁）完整的位置。鉆孔施工保持鉆孔平直、孔形完整，穿層測壓鉆孔宜穿煤層全厚。鉆孔施工好后，立即清洗鉆孔，保持鉆孔暢通。在鉆孔施工中應準確記錄鉆孔方位、傾角、長度、鉆孔開始見煤長度及鉆孔在煤層中的長度，鉆孔開鉆時間、見煤時間及鉆畢時間。在36－465石門布置兩個測壓鉆孔，鉆孔穿透煤層頂板0.5m，孔徑75mm。鉆孔主要參數見表1。

表1 鉆孔主要參數

（2）封孔注漿程序。鉆孔施工完后應在24h內完成封孔工作，封孔深度應超過鉆孔施工地點巷道的影響范圍，采用注水泥漿進行封孔，封孔深度不低于12m，穿層測壓孔的封孔不超過被測煤層在鉆孔側的頂板或底板。

①將測壓管（采用2m／根的無縫鋼管，每2根連接處纏生料帶，以免漏氣）安裝至預定的深度，在孔口加入聚氨酯藥水，用木楔封住，并安裝好注漿管。

②根據封孔的深度確定膨脹不收縮材料、清水以及水泥的使用量，按比例（水灰比2∶1，膨脹劑的參量為水泥的12%）配好封孔水泥漿，用水泥泵一次連續將封孔水泥漿注入鉆孔內，用注漿泵將攪拌好的膨脹水泥泵入孔內，待測壓管見漿液返出立即停泵，同時關閉設置在注漿管孔口的注漿閘閥。

③注漿24h后，在孔口安裝三通及壓力表，為保證氣密性，在每個連接處都要用生料帶纏緊。

（3）注氮氣施工工序。封孔完成后，即可往測壓孔注入氮氣。

①往孔中注入0.3～0.5MPa的氮氣。

②檢驗各個連接處的氣密性，看是否漏氣，待確定不漏氣后，再繼續注入氮氣。

③補償氣體的充氣壓力為預計的煤層瓦斯壓力的1.5～2倍，由于二煤的瓦斯壓力較大，注入補償氣體的壓力為1.5MPa。

（4）觀測與測定結果確定。

①當煤層壓力小于4MPa，采用主動測壓法時，觀測時間需5～10d；當煤層瓦斯壓力大于4MPa時，則需10～20d。如壓力變化在3d內小于0.015MPa，測壓工作即可結束；否則，應延長測壓時間。

②采用主動測壓法每天觀測一次，在觀測中發現煤層瓦斯壓力值在開始測定的一周內變化較大時，適當縮短觀測時間間隔。瓦斯壓力穩定后，取2個孔壓力較大者為二煤的瓦斯壓力值。

③涌山礦在36－465石門布置鉆孔采用主動法進行了二煤瓦斯壓力測定，其瓦斯壓力經測定為1.07MPa。

4 結語

采用主動測壓法測得的瓦斯壓力比被動測壓法準確，而且測壓周期短，并真實地測得了二煤的瓦斯壓力，說明主動測壓法更適用于該礦的瓦斯壓力測定工作。

采用主動測壓法測得的煤層瓦斯壓力數據，對礦井瓦斯災害防治工作、瓦斯突出預防工作提供了可靠的科學依據，為保證礦井的安全生產發揮了重大作用。煤層瓦斯壓力主動測壓法已在樂平局得到普遍推廣應用。