新型封孔技术在煤层瓦斯压力测定中的应用

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%##% 年 #" 月 +" 日 +) - %+ 时。 . . ’ 号孔：在轨道暗斜井下段，标高为 ! ""#* )# &，孔深 +)* # &；开终孔时间为 %##% 年 #" 月 %$ 日 +( - %% 时。 !" !# 煤层瓦斯压力测定结果 . . 二% 煤层瓦斯压力测定结果见表 + 。
表 $# 新庄矿二% 煤层瓦斯压力测定结果
!" &# 不同方法测定结果的对比 . . 为了验证聚氨酯泡沫 ! 压力黏液封孔测定煤层 瓦斯压力的可靠性与准确性。又利用 2 ! % 瓦斯压 力封孔测定仪（ 胶囊 ! 压力黏液封孔器） ，通过岩 石钻孔测定了 + 号、% 号孔周围相近标高处的二% 煤层瓦斯压力，结果列入表 % 。
表 %# 不同方法测定二% 煤层瓦斯压力结果对比
压技术，该技术是基于“ 固体封液体，液体封气 体” 的封孔原理。它与胶囊 * 压力黏液封孔测定 煤层瓦斯压力技术相比，具有成本低，操作简单等 特点。
#" 聚氨酯泡沫 $ 压力黏液封孔测压技术
#% !" 聚氨酯泡沫的反应机理及特性 " " 聚氨酯泡沫是聚氨基甲酸酯泡沫的简称，主要 由黑料（ 多异氰酸酯 =—;BG ） 和白料（ 聚醚多 元 =—G/ 和 助 剂） 混 合 发 泡 而 成。这 些 原 料 阻 燃、不爆炸、无腐蚀性。根据煤矿井下条件，要求 配制的聚氨酯泡沫封孔材料具有以下特性： ! 严 密堵漏性； " 强力附着性； # 快速发泡定型性； $ 发泡倍数可调性，且最小发泡倍数 H #% ； % 抗 静电性；& 阻燃性； ’ 具有一定的抗压、抗拉强 度；( 密度为 (& I -’ ? F JD’ 。 #% #" 聚氨酯泡沫 $ 压力黏液封孔材料及工具 （ ! ）封孔管为直径 ! F K 英寸铁管、长 E$ % D， 为便于安装，取 ’ 根 ’$ % D 长铁管用接箍联接而 成，如图 ! 所示。在封孔管适当位置固定 # 对挡盘 （加胶垫） ，构成 # 个聚氨酯泡沫（ 固体） 封孔段； # 个聚氨酯泡沫封孔段之间为压力黏液封孔段；另 外在孔底留出 !$ % D 长的钻孔段作为测压室。测压 管开口端位于测压室内，其露出钻孔一端接压力 表；黏液管开口端位于黏液段内，其露出钻孔一端 ’’
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煤 炭 科 学 技 术"
" " " " " " " " " " " " " " #%%’ 年 !% 月
新型封孔技术在煤层瓦斯压力测定中的应用
何书建! ，张仁贵! ，王" 凯! ，程新明#
（ !$ 中国矿业大学，江苏 徐州" ##!%%& ；#$ 淮北矿业集团 海孜矿，安徽 淮北" #’(%%) ）
摘" 要：阐述煤层瓦斯压力测定的重要性，对聚氨酯泡沫 * 压力黏液封孔测压技术进行了分析研究 及效果分析，介绍了新庄煤矿应用该技术实测二# 煤层瓦斯压力，并取得成功。 关键词：煤层瓦斯压力；聚氨酯泡沫 * 压力黏液；测压技术 中图分类号：+,-!#$ ((" " " 文献标识码：." " " 文章编号：%#(’ * #’’) （ #%%’ ） !% * %%’’ * %’
图 !" 封孔管安装示意
#$ 实测煤层瓦斯压力
" " 新庄煤矿是河南神火煤电公司的主力生产矿 井，#((! 年产量达到 ##( 万 9。该矿虽属低瓦斯矿 井，但鉴于其它矿井的教训和开采水平的延伸，瓦 斯研究工作逐渐受到的重视。 #" &$ 选择瓦斯测压地点 " " 为了准确测定煤层瓦斯压力，测压地点应选在 不受断层影响和裂隙小的地区，并具有代表性。经 过分析和 比 较，最 后 确 定 了 以 下 地 点：##!!! 风 巷、##(+! 机巷、 : )(( 东轨道巷、 : )(( 西轨道 巷、轨道暗斜井下段等，共布置 ’ 个测压钻孔，如 图 # 所示。
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（ ! "## 东 轨 道 巷 与 ! "## 东 运 输 巷 之 间） $% &， 标高为 ! ’()* (# &，孔深 +,* # &；开终孔时间为 %##% 年 #" 月 +’ 日 +" - %# 时。 . . / 号 孔：在 ! "## 西 轨 道 巷，距 + 号 联 络 巷 （ ! "## 西 轨 道 巷 与 ! "## 西 运 输 巷 之 间） $( &， 标 高为 ! ’,,* ’# &， 孔 深% # * # & ； 开终孔时间为
图 #" 测压钻孔位置
! — : )(( 东运输巷；# — : )(( 西运输巷；$ —! 号联络巷；& — : )(( 西轨道巷；’ —轨道暗斜井下段；) — : )(( 东轨道巷；% — # 号联络巷；* —##!!! 风巷；+ —##(+( 机巷；!( — : ’’( 运输大 巷；!! — : ’’( 轨道大巷
!" 概" " 述
" " 煤层瓦斯压力是瓦斯涌出和突出的动力，也是 煤体瓦斯含量多少的标志。准确测定煤层瓦斯压力 对矿井合理地制定瓦斯防治措施，预测预报煤与瓦 斯突出的危险性，都具有重要意义。 " " !E&% 年以前，国内外测定煤层瓦斯压力都是 从岩巷向煤层打钻孔，用黄泥、砂浆、胶圈等固体 物封孔来测定煤层瓦斯压力。这种方法适用于封孔 段岩层坚硬致密的情况，但是当封孔段岩层为松软 的砂岩、钻孔周围存在微裂隙或直接在煤层打测压 钻孔时，封孔的固体物不能严密封闭钻孔周边的裂 隙，易于漏气，测出的瓦斯压力值往往低于真实的 煤层瓦斯压力。这样会导致错误的技术判断，极易 造成事故隐患。 " " 为了解决这一技术难题，中国矿业大学提出了 胶囊 * 压力黏液封孔测定煤层瓦斯压力技术。它的 基本原理是：固体封液体，液体封气体。即除了利 用两个胶囊封孔外，在两个胶囊之间充入压力黏 液，黏液在压力作用下渗入钻孔周边裂隙，杜绝了 瓦斯的泄漏，从而使测出的瓦斯压力值等于真实的 煤层瓦斯压力。而由于煤层打孔测压很容易出现塌 孔、糊孔 现 象，常 常 将 胶 囊 * 压 力 黏 液 封 孔 器 （ 市场价：!( %%% 元 F 套） 埋入孔内，使测压成本 很高。为此，研究了聚氨酯泡沫 * 压力黏液封孔测 万方数据
! —测定室；# —胶垫；$ ，% —泡沫封孔段；& —挡盘；’ ，!( — 黏液段；) —接箍；* —封孔管；+ —测压管
（ # ）聚氨酯封孔剂 # 份，每份黑、白原料各 #’( ,。 （ $ ）毛巾 # 条，规格为 ’(( -- . !’(( --。 （ & ）! / 容积搅拌缸和搅拌棒各 # 个。 （ ’ ）+ - 长导杆 ! 根。 （ ) ）’(( -/ 量瓶、! / 水盆、流量计各 ! 个， 压力表 # 块，黏液泵 ! 台，黏液适量。 !" #$ 聚氨酯泡沫 % 压力黏液封孔测压工艺 （ ! ）在井下正式测试之前，需在地面模拟钻孔 中做耐压试验，试验压力应高于井下瓦斯压力 (0 ’ 1 !0 ( 234。试验中应认真观察整个测试系统是否 可靠，以便确保其在井下安全运行。 （ # ）选择合适的测压地点后，应尽量平行于煤 层且在其内打钻，钻孔直径 %( 1 *( --；同时由测 压人员携带封孔材料及工具到井下准备封孔；可在 巷道内将封孔管装配好。 （ $ ）将测压钻孔内的煤渣及煤粉清理干净，以 提高密封效果。 （ & ）将 # 条毛巾分别绑在 # 个聚氨酯泡沫封孔 段的 # 个挡盘之间。 （ ’ ）取 # 份封孔剂，同时倒入搅拌缸内，用搅 拌棒迅速搅拌（ ’ 1 % 5 ） ，然后分别均匀地倒在 # 条毛巾上，转动封孔管使带有封孔剂的毛巾缠裹在 封孔管上，最后用导杆将封孔管送至测压孔内预定 位置。 （ ) ）待 孔 内 聚 氨 酯 原 料 发 泡 凝 固 后（ 约 $( ，将引出孔外的测压管接上瓦斯压力表，黏 -67） 液管接上黏液泵。利用 # 个聚氨酯泡沫段密封钻 孔，同时用黏液泵将压力黏液压入黏液封孔段，并 使黏液压力高于预计的瓦斯压力，使之向钻孔周边 裂隙渗透，增强密封效果。为了加速瓦斯压力的上 升，缩短测压时间，可向测压室充入高压氮气或二 万方数据 $&