瓦斯压力测定封孔技术实践.pdf

中国西部科技2 0 1 3年 0 7月第 1 2卷第 0 7期总第 2 8 8期 5 1 瓦斯压 力测定封孑 L 技术实践 付淼 河南神火集团煤业公司安监部，河南 永城 4 7 6 6 0 0 摘要 煤层瓦斯压力测定常由于所采用的测压方式不能适应煤矿的地质条件， 在实测过程 中所测定的瓦斯压力值不能真正 反映煤层的瓦斯压力，给防突工作造成一定的困难。葛店煤矿防突部门通过在封孔工艺上下工夫，取得 了良好效果。 关键词 瓦斯压力；测定；封孔 D 0I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ．i s s n ． 1 6 7 1 6 3 9 6 ． 2 0 1 3 ． 0 7 ． 0 2 5 神火集团葛店煤矿位于河南省永城市高庄镇 ，距市区 1 5 k m，核定年生产能力 7 5万 t ，属煤与瓦斯突出矿井，井 田瓦斯地质条件比较复杂。 葛店煤矿曾联合多家科研院所对 二 2 煤层进行瓦斯压力测定，由于所采用的测压方式不能适 应葛店煤矿的地质条件，在实测过程中大多因漏气造成瓦斯 压力显示为 O MP a ，测定的瓦斯压力值不能真正反映煤层的 瓦斯压力。葛店煤矿防突部门集多家科研院所瓦斯压力测定 的优 点，通过在封孔工艺上下工夫 ，取得 了 良好效 果，有效 指导了矿井深部采区突出危险性预测。 1 概述 煤层瓦斯压力为瓦斯在煤层中所呈现的压力[ 1 ] ，是瓦斯 涌出和突出的动力，也是煤体瓦斯含量多少的标志。预测所 主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数 据拉 J ，因此准确测定煤层瓦斯压力对煤与瓦斯突出危险性的 预测 以及合理地制定 瓦斯 防治措施 ，都具有重要意义 2 施工参数 1 钻孔开孔采用 O1 3 0 m m 钻头钻进至 6 m， 下 1 0 8 mm 的孔口管 3 m，采用单液水泥浆进行固管，凝固 2 4 h后进行 耐压试验 ，试验压力不小于 6 MP a ，且压力稳定 1 5 mi n为合 格，否则重新注浆固管。 2 固管合格后用 q 7 5 mm扫孔钻进至煤层底板 下行 孔钻进至煤层顶板泥岩处停止施工 岩孔长度一般不小于 1 5 m ，然后进行注浆，浆液比例为 1 1的水泥浆。开始注浆 时采用低压力小流量缓慢注浆，直至压力上升至设计压力 4 MP a ，稳定 1 0 mi n后停止注浆，凝固4 8 h 。 3 再对 钻孔扫孔钻进 ，钻 孔见煤后利用 取芯钻杆 取煤 样， 然后继续钻进直至穿过煤层进入煤层顶板 底板 0 ． 5 m， 钻孔施工 结束 。 3 封孔工艺 3 ． 1上行钻孔 封孔工艺 1 为防止封孔后孔内上段积水影响测压效果，在测压 孔内埋入的测压管长度应与钻孔深度等长或略短于一节测 压管，封孔时集气管外露 2 m 左右，在距集气管孔眼 0 ． 5 ～ l m位置设置止浆带 止浆带捆绑直径需略小于孔口直径 ， 在距止浆带 0 ． 5 m 位置 以对称的方式捆绑 2袋合成树脂 ，捆 绑方式为大包在前小包在后，然后以间距0 ． 3 ～0 ． 5 m的方式再 设置 2组， 在第三组合成树脂向外 0 ． 5 m位置设置第二止浆带。 2 在第二止浆带向外 3 m位置设置第三止浆带，在第 三止浆带上方按照大包在后小包在前的方式捆绑 2 ～3包合 成树脂。 3 在测压管上捆绑注浆管。注浆管高于第三止浆带 0 ． 5 m，且不用胶带捆绑，以便后期拆除。在靠近第三止浆带 下方的测压管上捆绑排气管，使排气管首端略向下弯曲。 4 搓揉合成树 脂 2 0 3 0次后快速将测压管下入钻孔 ， 测压管、导气管露出孔 口的长度为0 ． 1 ～0 ． 2 m。 5 对测压孔进行初次注浆，注浆量约为 1 袋速凝膨胀 水泥 。 6 约 2 0 mi n后，拆除第一根注浆管并安设第二根注浆 管，第二根注浆管长度一般为 5 ～6 m，封测压孔下端时，在 距第二根注浆管尾端 0 ． 5 m 以外的位置设置第四止浆带，在 第四止浆带上侧捆绑 2组共 4袋对称布置的合成树脂 大包 在后小包在前 ，以同样的方式搓揉合成树脂 2 0 3 0次后快 速下入测压钻孔，注浆管露出孔口的长度保持在 0 ． 1 ～0 ． 2 m 即可 。测 压孔 下端封堵 后，立即对测压孔进 行二次注浆 ，注 浆长度 2 m为宜，然后用水泥把孔口下端封堵严实，留出排 气管 、注浆管 。2 4 h后对测压孔 内剩余部分进行 带压注浆 ， 注浆 时压力控制在 2 3 MP a即可 ，注浆结束后观察 3 0 mi n ， 若无异常现象则说 明注浆成功，在测压管上安装 压力表 ，封 孔结束 。 3 ． 2下行钻子 L 封孑 L 工艺 1 为防止孔 内积水影响测压效果，要求测压孔 内埋入 的测压管长度 比钻孔实际长度短 2 ～3 m， 封 下端孔时要求集 气管外露 1 ～2 m，在距集气管孔眼 0 ． 5 m 以外设置止浆带， 在距止浆带 0 ． 5 m位置以对称的方式捆绑 2袋合成树脂，然 后以间距 O _ 3 ～0 ． 5 m的方式再设置 2组，捆绑牢固后搓揉合 成树 脂 2 0 3 0次后 快速将测压管 下入钻孔 ，测压管露出孔 口 0 ． 1 ～0 ． 2 m 即可。 2 测压管下设完毕再安设注浆管和导气管。注浆管长 度一般为 3 ～4 m，导气管比注浆管稍短。封测压孔上端时， 在距注浆管尾端 0 ． 5 m 以外的位置捆绑 2组共 4袋对称布置 的合成树脂，在距孔口 1 ． 5 ～2 m位置设置上端止浆带，以同 样的方式搓揉合成树脂 2 0 3 0次后快速下入测压钻孔，注 浆管露出孔口保持在 0 ． 1 ～0 ． 2 m即可。测压孔上端封堵后， 立即对测压孔进行初次注浆， 注浆时要求测压孔下端注浆长 度 2 m即可， 但上端需注满孔口， 并用水泥将孔口封堵严实。 下转第 9 3页 中国西部科技2 0 1 3 年 0 7 月第 1 2 卷第 0 7 期总第 2 8 8 期 行业，为了不让学生的现场实习成为新的安全隐患，企业越 来越不愿意接受学生到生产现场实习。即使到了现场，学生 也只能看、不 能动 ，只能从表面上对企业的生产情况、工艺 流程与设备性能形成感官认识 ， 无法接触生产的工程实际 问 题。因此，这种走马观花式的实习，不仅不能满足学生的求 知欲与好奇心 ，而且完全束缚学生 的主动性与创造性 ，使生 产实习的预期效果大打折扣 。如何解决这一 问题 ，一方面通 过建立实 习实训基地 ，利用实训基地 的生产系统装置 ，实现 亲 自动手进行冷态开车 、正常生产 、正常停车、紧急停车等 过程的训练，提高学生识别事故和排除事故的能力；另一方 面是采用“ 仿真实习 现场参观” 模式，即学生首先在仿真机 上进行操作 ，学 习和掌握化工生产系统 的操作方法 ，练 习对 化工生产装置 的开停车及紧急事故处理 的能力 ， 再进行单元 操作及复杂的生产装置开停工段操作 ， 学生可 以结合所学 的 理论知识，分析判断模拟操作中出现的问题，并根据帮助提 示加以解决处理，仿真训练完成后，学生再到化工实际生产 现场进行参观学习。因化工仿真不能完全替代实际生产现 场 ， 学生必须要到现场体验大型化工企业 的生产装置和复杂 的工艺流程。通过前期化工仿真阶段的训练，学生已经熟悉 大型化工企业生产所采用 的D CS 控 制系统，并且对操作室 的 D CS 系统的使用能够很快地理解且看懂控制室的仪表、开 关、阀门、泵、风机、压缩机等各种设备及其控制指标。因 此， 将仿真实习和现场参观结合起来可以显著提高生产实习 效果 。 3 化工仿真技术应用应注意的问题 目前 ，化工仿真技术 已经 由单纯 的单元操作 向典型 的、 复杂的工艺流程过度， 但是化工仿真只是真实生产装置的简 单化处理，设备设计、管路安装、工艺流程以及操作步骤都 比较 简单 ，与实 际生产现场 以及设 备装置还 是有一 定的差 距。因此，不能单独依靠化工仿真技术完成学生的实践教学 环节 ，必须与真实的生产 装置、工艺和设备结合起来 ，这样 既让学生掌握 了知识 ，提 高了实践 能力 ，又不会让学生产 生 一 种类似“ 玩电子游戏” 的意识。 4 小结 化工仿真技术在化工原理、化工工艺学、仪器分析、化 工生产实习等实践教学环节中的成功应用，可以使学生置身 于逼真 的化工生产环境 中形成教与学的互动 ， 充分调动 了学 生的学习兴趣和热情，学习效率显著提高，甚至学生可以在 没有教师 的情况下 自学 ，并反复试验 白行设计的开车方案 、 停车方案和事故排除方案。因而化工仿真技术的引入可使学 生反复进行训练，直到熟练掌握所学知识，使枯燥的理论教 学生动化形象化，对提高教学水平、改善实验环境、优化教 学过程 、培养具有创新意识和创新能力 的人才 ，产生深远的 影 响。它可 以解决很 多常规方法无法解决的 问题，在提 高学 生 的实 际动手能力方面有着得天独厚的优势，缩短了学生到 企业胜任工作 的时间；同时也为企业在职人员的培训创造 了 机会，作为一种新型的培训方式，具有广泛的应用前景。 参考文献 ⋯ 1 荆 涛， 郑永杰 ． 仿真 技术在高校化工 教学中的应用[ J ] ． 高师理科学 刊， 2 0 0 6 ， 4 [ 2 ]王小光， 杨 月云． 试论高校建立化工仿真实验室的意义和功效[ J 】 ．实验 室科学， 2 0 1 0 ， 4 [ 3 ]柳海 兰 ． 化 工仿 真 技术 在 时间教 学 中的 应用 与发 展 [ J ] ． 广 东化 工， 2 0 1 0 ， 1 1 [ 4 ]吴赛苏． 化工仿真实训教学在应用技术人才培养中的开展与作用[ J 1 ． 广东化工，2 0 0 8 ， 4 [ 5 ]杨月云， 王小光．化工仿真在高校化工课程教学中的应用[ J 】 _周 口师范 学院学报，2 0 1 0 ， 2 I 基金项 目 1重庆三峡学院教改项目。 【 作者简介J 李延真 1 9 7 8 一 ，男，博士，副教授，主要从 事化工专业教学研究工作。 上接第 5 1 页 图 1 穿层钻子 L 煤层瓦斯压力测定示意 3 2 4 h后对测压孔内剩余部分进行注浆，注浆时压力 控制在 2 3 MP a ，注浆结束后观察 3 0 mi n ，若无异常现象则 说 明注浆成 功，在测 压管上安装压 力表 ，封 孔结束。 4 效果评价 该测压方法通过在 2 2采区、2 4采区的多次测压实验 ， 瓦斯压力最低显 示从 0 ． 2 ～0 ． 4 MP a不等 ，没有 出现“ 0 MP a ” 的现象。防突部门利用这一有效数字对深部采区进行突出危 险性预测 ，有效指导 了矿井防突工作 ，保证 了安全生产。 参考文献 ⅢI国家安全生产监督管理总局．煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法 A Q ／ T 1 0 4 7 - 2 0 0 7 [ M] ． 北京 煤炭工业 出版社， 2 0 0 7 ， 1 [ 2 ]国家安全生产监督管理总局， 国家煤矿安全监察局． 防治煤与瓦斯突 出规定[ M] ． 北京煤炭工业出版社，2 0 0 9 ，2 5 [ 3 】王轶波． 煤层瓦斯压力测定钻孔新型封孔技术[ M] ． 徐州 中国矿业大 学能源科学与工程学院。 2 0 1 3 【 作者简介J 付淼 1 9 7 3 一，男，河南永城籍，工程师，主 要从事通风安全技术管理工作。