套管高压封孔法在测定煤层瓦斯压力中的应用

收 稿 日期 ：２ ０ １ ３—１ ０—１ ０
（ ５ ） 通过 法 兰 盘 全 孑 Ｌ 段注膨胀水 泥， 注 浆 压 力 不 低于 ３ ． ０ ＭＰ ａ 。高 压注 浆应 有效 封堵 钻 孔 内裂 隙
及 微裂 隙 ， 保 证 封孔 质量 。
作 者 简 介 ：姚 学 庆 （ １ ９ ７ １ 一） ， 男， 河 南焦作 人， 助 理 工程 师 ， ２ ０ ０ ９年 毕 业 于 河 南 理 工 大学 ， 现从 事 瓦斯 治 理 研 究 工 作 。
测 定 煤层 瓦斯 压 力 时 ， 通常 是从 围岩 巷 道 向煤 层 施 工钻孔 ， 孔 中布置 连接 压力 表 的测压 管路 ， 将钻 孑 Ｌ 密封， 进行 瓦 斯压 力 直 接 测 定 一 。测 压 封孑 Ｌ 方 法
分 填料 法 和封孔 器法 ２类 。 （ １ ） 填 料 封孔 法 包 括 水 泥 砂 浆 、 聚 氨 酯 和 黄 土
实现 煤 层 瓦斯 压 力 的 快速 准 确 测 定 。该 技 术 已在 焦煤 各 矿进 行试 验 ， 并 取 得 了 良好 的效 果 。
关键词 ： 测压 ； 套管 ； 高压注浆 ； 封孔 ； 瓦斯压力 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｄ ７ １ ３ 文献 标 志 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ３— ０ ５ ０ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ５ ４— ０ ３
孑 Ｌ 内注入 膨胀 水泥 （ 凝 固后 回缩量 小 ） ， 注浆 压 力 不 小于 ３ ． ０ ＭＰ ａ ， 加 固套管 护住 孔 口。
（ ４ ） 耐压试 验合 格待 水 泥凝 固后 ， 采用 （ ２ ｊ ９ ３ ｍｍ
的钻 头 沿原钻 孔 中心钻 进 ， 终 孔位 置距 煤层 １ ｍ。
填充 材料 易被 水稀 释不 易凝 固。
（ ２ ） 根据 封 孔 器 的结 构 特 点 ， 封孑 Ｌ 器 封 孔 法 有
胶 圈一 黏液 、 胶囊一 黏 液 ２种 。该 方 法 适 用 于 成 孑 Ｌ
（ １ ） 采用 １ １ ３ ｍｍ 的钻 头 开孑 Ｌ ， 在 钻进 ５ ｍ后 退 出钻 杆 ， 扫净 孔 内钻 屑 。
２ ０ １ ４ 年第 １ 期
中州 煤 炭
总第 ２ 】 ７期
套 管 高压 封 孔 法在 测定 煤 层 瓦 斯压 力 中的应 用
姚 学庆 ， 郭艳 飞 ， 贵 宏伟
（ 河 南 能 源化 工 集 团 焦 煤 公 司科研 所 ， 河 南 焦作 ４ ５ ４ ０ ０ ２ ）
摘要 ： 针 对传 统 测压 方 法 受 复 杂地 质 条 件 影 响 封 孔 质 量 差 、 无法保 证测压成 功率的情况 ， 提 出 利 用 套 管 高 压 注 浆 封 孔 法严 密封 堵 钻 孔 和 裂 隙 ， 以提 高 封 孔 质 量 ， 并使 用 主 动 测 压 法 补偿 气 体 ， 以缩 短 瓦斯 压 力平 衡 时 间 ，
煤 与瓦斯 突 出是 我 国煤矿 生产 中最 严重 的灾 害 之一 ， 给 矿井 的安 全生 产 和 矿 工 的生 命 安 全 造 成 重
大威 胁 。煤层 瓦斯 压力 是衡量 煤 与瓦斯 突 出危 险性
尤 其在煤 层 或裂 隙发 育 的岩 层 中直接 测压 成功 率极
低。
的重 要指 标之 一 ， 准确快 速地 测定 煤层 瓦斯 压力 ， 对 评 价与研 究 瓦斯储 量 、 瓦斯 抽 采 和 煤 与 瓦斯 突 出均
大小 裂 隙及裂 隙水 ， 保 证封孔 质 量 ； ③ 用小 直径钻 头 再 次透孔 ， 直 至钻 孔穿 透煤层 ； ④ 利用套 管 外端 法兰
盘 连接 压力表 、 充 入补 偿气体 ， 定 期观察 和 记 录瓦斯
压力。
２ ． ２ 实 施 方 式
气； ④ 如 果岩层 有 水 ， 填 料 法 则 不 能封 堵 裂 隙 水 ， 且
封孔 法等 ， 适用于 岩层较致密 、 钻孑 Ｌ 倾 角 较 缺 点 为 ： ① 不 适 合 对 倾 角 较 小 的钻孔 封孑 Ｌ ； ②封 孔 时间较 长 ； ③ 在岩 层裂 隙发 育
条件 下 ， 黏土 、 水泥 砂 浆 不 能 封堵 裂 隙 ， 导 致 钻 孔 漏
有 封孔 简便 、 可靠 、 封孔 器 可重 复使用 的优 点 。其缺 点 是价 格较 高 ， 且 在松 软岩 层或 煤层 封孑 Ｌ 时， 封 孔器 会 被压 死而 无 法 回收 ， 更 重 要 的是 ， 若岩 （ 煤） 层 裂
隙较发 育 时 ， 黏 液不 能封 堵裂 隙 ， 造 成测 压失 败 。 总之 ， 上述 封孔 方法 均不 能适 应复 杂地 质条件 ，
有 重要 意义 … 。
２ 问题 提 出及 施 工 工 艺
针 对 传统 测 压 方法 受 复 杂 地质 条 件 影 响 、 封孔 质 量差 、 无法 保证 测压 成 功率 的情况 ， 提 出利用 套 管
高 压 注浆封 孔法 严 密封 堵 钻 孑 Ｌ 和裂隙 ， 提 高 封孔 质
１ 煤 层 瓦斯 压 力 测定 封 孔 工 艺 现 状
量， 并使 用 主动测 压法 补偿 气体 ， 缩 短瓦 斯压力 平衡
时间， 实现 煤层 瓦斯 压力 快速 准确 测定 。
２ ． １ 基 本 工 艺
①测 压 钻 孔采 用 大 直 径钻 头 开孑 Ｌ ， 将外 端 有 法
兰盘 的套 管送 进孔 内 ， 并 注浆 加 固套管 ； ②用 小一 号 钻头 沿原 钻孔 中心 钻进 ， 距煤 层 一定距 离 时停止 ， 进 行全 孔段 注浆 加 固 ， 高压 注浆 可 有 效 封 堵钻 孔 周 边
较好、 无裂 隙 或有 微 裂 隙 的岩 （ 煤） 层 封孔测压 ， 具
（ ２ ） 将 １ ０ ８ ｍ ｍ 套 管送 进 孔 内 ， 套 管 长度 不少 于５ ． ５ ｍ， 露 出孑 Ｌ 臼长度不 小 于 ３ ０ ０ ｍｍ。
（ ３ ） 安 装法 兰 盘 及 压 力 表 （ 量 程 ４～１ ０ ＭＰ ａ ） ，