双套管带压注浆技术在瓦斯压力测定中的应用.pdf

第 9期 2 0 1 0年 9月 工矿 自 动 化 I ndu s t r y a nd M i ne Au t oma t i on N O．9 S e p．2 O 1 0 ’ ’ ’⋯ 。 科研成果 _ ． ．． ⋯ ． 1 l ◆ j l ◆ 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 0 0 9 0 0 0 5 0 5 双套管带压注浆技术在瓦斯压力测定中的应用 王法 凯 ， 蒋 承林 ， 公 衍伟 ， 黄 鑫业 中国矿 业大 学煤 矿 瓦斯 治理 国家 工程 研究 中心 ， 江 苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘要 针 对顶底 板 承 压水 大 、 裂 隙发 育 的煤 层 ， 提 出 了一 种采 用双 套 管 带压 注浆 技 术联 合 M 一 Ⅱ瓦斯压 力测 定仪 的封 孔测 压 工 艺。该 工 艺采 用套 管避 免 围岩孔 壁坍 塌 影响 ； 采 用 高压 注浆 充填 围岩 裂 隙、 隔绝 瓦斯 泄 漏通道 ； 采 用 M 一 Ⅱ瓦斯 压 力测 定仪 测 得 准 确 、 可 靠 的 瓦斯 压 力数 据 。应 用该 工 艺 对 某煤 层 进 行 的 瓦斯 压 力测定 试验 结果 表 明 ， 该 工 艺彻底 填 充 了钻孔 围岩 裂 隙、 含 水 通道 ， 使得 测压 钻 孔 坚 固 、 稳 定 ， 排 除 了承压 水对 测压 结果 的 干扰 ， 并 解除 了由于钻 孔垮 塌 对封孔 测 压方 式适 用 的限制 ， 可 以准 确测得 煤层 瓦斯 压 力 。 关键词 煤矿 ；瓦斯 压 力 ；压 力测量 ；双套 管 带压 注浆 ；封 孔测 压 中图分类 号 TD7 1 2 ． 3 文献标 识码 B Ap pl i c a t i o n o f Dou b l e p i p e Pr e s s u r e Gr ou t i ng Te c hn o l o gy i n Ga 8 Pr e s s u r e M e a s u r e m e nt W ANG Fa k a i ， J I ANG Ch e n g l i n ， Na t i on a l Engi n e e r i n g Re s e a r c h Ce nt e r f or Coa l GoNG Ya n we i ． H UA NG Xi n y e Ga s Con t r o1 of CU M T ． ，Xuz hou 22 1 0 08，Ch i na Ab s t r a c t A t e c hni qu e of ga s pr e s s ur e m e a s ur e m e n t wi t h h ol e s e a l i n g by us e o f d ou bl e pi pe p r e s s ur e g r o u t i n g t e c h n o l o g y a n d M 一 1I g a s p r e s s u r e d e t e c t o r wa s p r o p o s e d f o r c o a l s e a m wi t h h i g h p r e s s u r e wa t e r i n r o o f or f l o or a nd f r a c t u r e de v e l op m e nt ．The t e c hni q ue u s e s c a s i ng p i p e t o a v oi d i nf l ue n c e of ho l e wa l l c ol l a p s e o f s u r r ou ndi ng r oc k，u s e s hi g h pr e s s ur e gr o ut i n g t o f i l l s u r r oun di ng r oc k c r a c ks a n d c ut o f f l e a k c h a n n e l s o f g a s ，a n d u s e s M一 1 I g a s p r e s s u r e d e t e c t o r t o me a s u r e g a s p r e s s u r e a c c u r a t e l y a n d r e l i a b l y．Th e t e s t r e s u l t o f g a s pr e s s u r e m e a s ur e d wi t h t he t e c hni que s h owe d t ha t t he t e c h ni q ue c o mpl e t e l y f i l l s wa l l r oc k c r a c ks a nd wa t e r be a r i n g c ha nn e l s， whi c h ma ke s d r i l l i ng h ol e f o r pr e s s u r e me a s u r i ng mor e f i r ml y a n d s t a b l y，r e m o v e s i n t e r f e r e nc e o f pr e s s u r e wa t e r on pr e s s u r e me a s u r e me n t ，r e l i e v e s r e s t r i c t i o n f o r p r e s s ur e g r ou t i n g be c a us e o f d r i l l i ng c ol l a p s e，S O g a s pr e s s ur e c a n be me a s ur e d a c c ur a t e l y． Ke y wo r ds c o a l mi ne ， ga s p r e s s ur e， pr e s s u r e me a s ur e m e n t ， d ou bl e pi p e p r e s s ur e gr out i ng， ho l e s e a l i n g f o r p r e s s ur e m e a s u r e m e nt 0 引言 我 国煤 与 瓦 斯 突 出灾 害 危 害 严 重 ， 给 矿井 的安 全生 产带 来严 重 的威胁 。煤 层 瓦斯 压力 是 预测煤 与 收 稿 日期 2 0 1 0 0 5 1 3 基金项目 国 家 重 点 基 础 研 究 专 项 经 费 资 助 项目 2 0 0 6 CB2 02 2 0 4 3 作者简介 王法 凯 1 9 8 3 一 ， 男 ， 山东费县人 ， 中国矿业大学在读 硕士研究 生， 现 主要从 事矿 井 瓦斯 防治 方面 的研 究 工作 。E ma i l wa n g f a k a i 3 1 6 l 2 6 ． c o i n 瓦斯 突 出危 险性 的一个 重 要指标 ， 因此 ， 准 确快 速地 测定 煤层 瓦斯 压 力对 研 究 与 评 价 瓦斯 储 量 、 瓦斯 涌 出、 瓦斯 流动 、 瓦斯 抽放 和煤 与 瓦斯 突 出的防治 等 问 题具 有 重要 意义 J 。 煤层 瓦斯 压力 测量 方法 按测 压方 式分 为 主动测 压法 和 被动测 压 法 ， 按 封孔 方法 及材 料分 为胶 囊 胶 圈 一密 封 黏 液 封 孔 测 压 法 和 注 浆 封 孔 测 压 法 。 水泥 砂浆 、 胶 圈等 固体 物 质 封孔 测 压 法 主 要 适 用 于 围岩 岩性 坚 硬 、 致 密 ， 无 裂 隙发育 等条 件下 穿层 测定 煤层 瓦斯 压力 。然 而在 顶 板 岩 性 松 软 、 裂 隙发 育 条 6 工矿 自动化 2 0 1 0年 9月 件 下穿 围岩 向煤 层 打孔 测 压 时 ， 由于 钻 孔 围岩 孔壁 裂 隙 的存 在使 固体 封孔 物 不 能堵 死 钻孔 周 边裂 隙 ， 运 用胶囊 胶圈 一密封 黏液封孔 测压 法虽然 可利用 压力 黏液 渗入封孔 段岩体 裂 隙 ， 增 大密封 效果 ， 但 有 被埋 入钻孔 的风 险 ， 致使 测压成本 上升 。 上 述 测压 法 在水 压 比较 大 、 裂 隙发 育 的煤层 应 用 时测 得 的煤 层 瓦斯 压 力数 据 皆有 不 准 确 的现 象 水压使 得所测 煤层 瓦斯 压 力 的数 据 过 大 含水 压 ， 或 由于受构造应 力影 响 地应 力异 常 ， 存在 大 的突水 现象 所 测 的煤 层瓦斯 压力数 据偏低 或无测 压数据 。 针 对 以上 问题 ， 本 文提 出 了一 种双 套 管带 压 注 浆技 术联合 M一 Ⅱ瓦斯 压 力 测 定 仪 的 封孔 测 压 工 艺。该工艺首先利用套管支撑起孔壁松软、 破碎含 水裂隙围岩段 ， 杜绝钻孔围岩孔壁坍塌对钻孔成孔 施工 的影响 ； 其 次借 助高压水 泥浆 充填 、 堵 塞套 管周 围围岩松 软 、 含 水裂 隙 ， 隔 绝 瓦斯 泄 漏通 道 ， 改 善 围 岩 环境 ； 再 者利 用 M 一 Ⅱ瓦 斯 压 力 测定 仪 封 孔 测 压 ， 一方 面可准 确测得煤 层 瓦斯 压力 ， 另 一方 面该 测 压仪可重复使用 ， 有利于节约测压成本 。 1 双 套管 带压注 浆技术 1 ． 1 基本原 理 双套管带压注浆技术的基本原理 利用套管支 撑松软、 易垮、 含水围岩段钻孔 ， 并通过套管对含水 、 裂隙层进行 高压 注浆 ， 充填含水层的含水、 裂 隙空 间 ， 改变含水 层 的赋 水性 ， 使钻孔 周 围一定范 围 内含 水层变 为隔水 层 ； 改变 围岩 松软 特 性 、 加 固 围岩 ， 并 在钻孔周 围形成 具有 一定厚 度 的稳 固水泥 围岩 。 利用 双套 管带压 注浆技 术可 以隔绝测压 钻孔 与 围岩裂 隙的连通 ， 使钻 孑 L 与 围岩含水 裂隙无 法导通 ， 保 证测压孔 围岩无 漏水 现象 ； 为 M 一 Ⅱ瓦斯 压 力测 定仪性能的充分发挥提供了坚固、 均一的围岩条件 ， 保证了测压环节 的稳定 、 可靠 ， 并为 M一 Ⅱ瓦斯压 力 测定 仪的顺 利 回收提供 了保证。 。 ] 。 1 ． 2技 术 工 艺 双套管带压注浆技术为测压钻孔设计了 2级套 管 1 先 用直 径大于 1 0 8 mm 的钻 头开 孔 ， 在 钻进 2 ～3 m 视 围岩特性 而定 ， 松软 围岩 可适 当延 长 后 退 出钻杆 ， 利用 压风 扫 净 孔 内岩 粉 ， 将 带 法 兰盘 对 挡焊有 快速 注浆 接头 的 同长度一级 套管 也 即孔 口 管 ， 直径 为 1 0 8 ram 送进孔 内 ， 孔底 留约 3 0 0 l T l m 的 自由空 间 ， 孑 L 口处 一 级套 管 与 孔壁 间可 利用 聚 氨酯 等材料做先期支撑封挡 ， 然后将按一定 比例制成 的 水泥浆注入孔 内加固一级套管， 之后做耐压试验 ， 要 求最低压力为 1 0 ． 0 MP a 。该级套管主要作用是支 固孔 口， 为二次高压注浆提供平台。因此 ， 该级套管 要 严格按 照技术 要求 来做 。 2 一 级套 管耐 压试 验 合格 后 ， 用 4 9 4 r l l 1T I 的钻头 打孔 ， 打钻至 含水 层顶 面 或距煤层 1 I T I 时停钻， 下人 8 3 mI T l 的二级套管 长 度视钻孔深度而定 ， 然后进行高压注浆 ， 注浆压力 不低 于耐压 试验 压力 ， 从 而可 以保证 钻 孔扫 孔 后无 水 、 不 漏 气 。双 套 管 带 压 注 浆 固 结 示 意 图 如 图 1 所示 。 1 ～快 速 注 浆 接 头 ； 2一法 兰 盘 ； 3 一 一 级套 管 ； 4 一 二 级套 臂 ； 5 一聚氨酯固管段 ； 6 一固结浆液 7 一部分坚硬岩石 ； 8 一含水 、 裂隙发育围岩段 ； 9 一煤层 图 1 双套管带压注浆 固结示意图 双 套 管 带 压 注 浆 技 术 的 各 项 工 序 完 成 后 ， 用 中 7 5 mm 的钻 头 扫孔 ， 扫 孔 时要 求 进 煤 一定 深 度 即 可 ， 不提倡 穿煤 全深 ， 利 用压 风吹净 孑 L 内钻 屑 、 煤渣 ， 然后利用 M一 Ⅱ瓦斯压力测定仪进行封孔测压。 2 M-- Ⅱ瓦斯压 力测定 仪封 孔测压 工艺 1 正式 进 行 瓦斯 压 力测 定 之 前 ， 需 在地 面 利 用直 径 为 7 5 mm 的 钢管 模 拟 完整 围岩 钻孔 做 压 力 测定 仪检 验试验 ， 试验 时胶囊 压力 加至 3 ． 0 MP a ， 持 续观察一昼夜， 少量的压力降是允许的， 但至少胶囊 压 力应 能维 持在不 低 于 2 ． 7 MP a 。试 验 中需 认真观 察 M一 Ⅱ瓦 斯压 力 测 定 仪 各 胶 囊 连 接 螺 纹接 口密 封是否可靠 ， 是否有水渍 ， 若有问题应立即找出原因 并 就地解 决 ； 检 查 黏液 管 、 瓦 斯 管 ， 并 保 证 管路 通 畅 以便 确保 其在井 下安全 运行 。 2 在选定的测压地点打钻、 下套管、 注浆 ， 待 双 套 管 带 压 注 浆 技 术 的 各 项 工 序 完 成 后 ， 利 用 巾 7 5 I i3 m的钻 头扫孔 ； 扫 孔 的 同时 ， 测 压 人 员需 要 在 巷道 内组装 M一Ⅱ瓦斯压力测定仪， 并再次检验其 承压 可靠性 、 管路 畅通 性 。 3 钻孔施 工到位 后 ， 换 用 压风 扫孔 ， 将测 压钻 孔 内的煤渣 及煤粉 清理 干净 ， 以提高密 封效果 。 4 起 钻结束 后要立 即将 组装完 毕 的 M一 Ⅱ瓦 斯 压力 测定仪 送到 钻 孔 预定 深 度 ， 要求 瓦斯 探头 刚 好 处于煤 层 瓦斯气室 口端 。用手 压水泵 向胶囊 内注 入 3 ． 0 MP a的压 力水 ， 然后 用手 压黏 液泵 向两胶 囊 2 0 1 0年 第 9期 王 法凯 等 双套 管带 压 注浆技 术在 瓦斯 压 力测 定 中的应 用 7 构筑 的密 闭空 间 内注 入 一 定 压 力 的黏 液 ， 其 初期 压 力达 1 ． 0 MP a即 可 。黏 液 在 一 定 压 力作 用 下 均匀 充满 整个 密闭 空 间 ， 并 向钻 孔 周 边 水 泥 固结 扰 动裂 隙 内渗透 ， 从而 增强 密封 效果 。加上 黏液 压力 后 ， 要 立 即将 瓦斯 表接 到 瓦斯管 路 上进行 煤 层 瓦斯压 力测 定 ， 以减少 钻孔 内瓦斯 气 室 周 围煤 体 瓦 斯 解 析 放散 量； 其次 ， 为了进一步缩短测压等待时间， 加速瓦斯 压力 的稳 定 ， 可 向瓦斯 气 室 充 入 一 定 压 力 的 氮 气 或 二氧 化碳 气体 。 5 封孔 完毕 后 ， 要 派 专 人 观察 和记 录 瓦 斯 压 力 、 胶 囊水 压力 和 黏 液 压 力 。如 果 出现 胶 囊 水 压 力 和黏液压力下降现象 ， 应适当增压， 以保证胶囊能够 将具 有一 定压 力 的黏 液 禁 锢 在 其 密 闭 空 问 内 ， 黏 液 能够 在该 空 间 内始 终保 持 一定 的压 力 。瓦斯 压力 上 升 后 ， 应 时 刻 注 意 保 持 黏 液 压 力 大 于 瓦 斯 压 力 0 ． 3 MP a ， 至 少不 能 小 于 瓦斯 压 力 。观 察 数 据 直 至 瓦斯 压 力 稳 定 在某 一 数 值 ， 且 至 少 连 续 4 8 h无 变 化 ， 则可认 为该 稳 定压 力 即为煤 层 瓦斯 压力 。 6 测 压 结 束 ， 收 回 M 一 Ⅱ瓦 斯 压 力 测 定 仪 。 回收过程 要 注 意 依 次 卸 除 瓦 斯 压 力 表 一 黏 液 压 力 表一 胶囊 水压 力 表 ， 次 序不 可颠 倒 ， 以免 发生 危 险 。 M一 Ⅱ瓦斯压 力测 定 仪 封 孔 测压 示 意 图如 图 2 所示 。 黏液泵 水泵 图 2 M一 Ⅱ瓦斯 压力测定仪封孔测压示 意图 3 现场 应用 平 顶 山天安 煤业股 份 有 限公 司 平 煤 十一 矿位 于平 顶 山市 区 西 北 1 3 k m 处 ，2 0 0 6年 该 矿 井 核 定 生产 能力 为 1 7 0万 t ， 实 际生 产 能 力 为 1 8 0万 t 。根 据 2 0 0 6年鉴定 结 果表 明 ， 该矿 井瓦 斯相 对涌 出量 为 9 ． 2 2 m。 ／ t ， 绝 对涌 出量 为 3 2 ． 1 7 r n 。 ／ mi n ， 达 不 到 高 瓦斯 矿井 等级 标 准 ， 但 已接 近高 瓦斯 矿井 等 级标 准 ， 矿井 自燃 危险 等 级 为 容 易 自燃 。作 为 改 扩 建 项 目， 2 0 0 9 年 底该 矿西 翼风 井 己 四采 区轨 道 下 山 岩 石 巷 道 一8 0 0 m 石 门欲揭 穿 己 煤 ， 根据 防治 煤 与瓦 斯 突 出规 程 规定 ， 需要 在 该石 门揭 煤前 进行 瓦斯 突 出危 险 性预 测工 作l 5 ] 。 根 据 地质 资 料 ， 己 四采 区位 于 凤 凰岭 逆 断 层 的 下 降盘 ， 总体 走 向为 西北 向 ， 南 浅北 深 的单斜 构造形 态 ， 并 在此 基础 上发 育宽缓 褶 曲 ， 但 幅度 均很 小 。南 部倾 角 较 陡 达 2 O 。 ， 深 部 较 平 缓 ， 地 层 倾 角 一 般 在 1 0 。 左 右 ， 由于 断 层 的 牵 引作 用 ， 西 部 靠 近 凤 凰 岭 逆 断层 处 相 对 较 陡 。共 有 断 层 3 3条 ， 断层 多 为 正 断 层 ， 倾 角 为 4 5 ～ 7 5 。 ， 另 有 4条 逆 断层 ， 倾 角为 2 5 ～ 5 5 。 。其 中 可 靠 断 层 为 2 O条 ， 较 可 靠 断 层 为 5条 。 断裂构 造 以近南 北 向及 东 西 向 为 主 ， 同 时发 育 一 定 量 的北 西及 北东 向断层 ， 构成 采 区构 造 的主体 ， 结 构 较为 复杂 。 己 煤层 顶 板 主要含 水层 为 L 灰 岩裂 隙含 水 层和 L 灰 岩 裂 隙 含 水 层 ， 涌 水 量 一 般 在 0 ． 0 5 ～ 0 ． 5 0 m。 ／ mi n ， 其 补 给 量 主 要 为 地 表 径 流 ， 老 空 积 水 。该 煤 层底板 主 要含 水层 为 L 2 灰 岩裂 隙含水 层 、 O 灰岩溶洞含水层 。L 灰岩裂隙含水层的岩溶裂 隙发 育很 不均 匀 ， 靠近 断层 带岩溶 裂 隙较发 育 ， 富水 性好 ， 在 完整地 段 发 育 较 差 。该 层 在 遇 断层 或矿 压 集 中 地 带 多 发 生 底 鼓 突 水 现 象 ， 突 水 量 一 般 为 1 ． 5 ～5 ． 0 r n 。 ／ mi n， 最 大可 达 1 0 m。 ／ mi n， 富水 性强 ， 水源 充沛 。 3 ． 1 测 压 点的选 择 为 了 准确 测 定煤 层 瓦斯 压力 ， 测压 地 点 应选 在 石门岩性致密且无断层 、 裂隙等地质构造带， 测压钻 孔应 避开 采动 、 瓦 斯抽 采及 其它人 为 卸压影 响 范 围 ， 不受 断层 影 响和 裂 隙 较 小 的地 区 。按 上 述 原 则 ， 结 合地 质 资料 、 石 门现 场 布 置及 测 压 钻 孔 长度 不 宜过 长 的要求 ， 笔 者经 分 析 和计 算 将 测 压 地 点 选 在距 石 门迎 头 5 m 远处 ， 巷 道左 右两 帮各 布 1 个 孔 ， 见 煤标 高 为一7 9 0 m。 3 ． 2测 压 过 程 按 照上 述 介 绍 的 工艺 要 求 ， 该 测压 施 工 过程 中 带压 注浆 环节 共设 计 2级套 管 1 先用 1 3 3 mm 的钻 头 开孔 ， 钻 进 3 ． 0 m， 下 带法 兰 盘 1 0 8 mm 的 一 级 套管 3 ． 0 m， 并 进行 一次 注浆 加 固 。用 9 4 mm 的钻 头扫 孔 3 ． 0 m， 做孔 口段 耐压 试 验 ， 要 求 耐 压达 1 0 MPa 。 2 耐 压试 验 合格 ， 用 9 4 mm 的 钻 头继 续扫 孔钻 进 ， 离煤 层约 1 ． 5 m 时停 超 越 L 灰 岩裂 隙含 水层 顶 面 ， 下 同长 度 8 3 mm 的二 级 套 管 ， 并 再 次 利用 套管 高压 注浆 ， 最 低 注 浆 压 力要 求 不 低 于 耐压试 验 压力 ， 以固结 和封 堵 I 。 灰岩 裂 隙 、 水 源 ， 保 证 钻孔 扫 孑 L 后 无水 和不 漏气 。 上述工作完成后 ， 用 7 2 mm 的钻头扫孔钻进 8 工矿 自动化 2 0 1 0年 9月 至 己垮 煤层见 煤 停 ， 改换 用 压 风继 续 钻 进 ， 进 煤 深 约 1 m 停 若 需 要 取 钻 屑 供 实 验 用 ， 则 可 继 续 钻 圆滑、 M一 Ⅱ瓦斯压力测定仪能够顺利安放到最佳 测压位置。起钻完毕， 立即使用 M一 Ⅱ瓦斯压力测 进 ， 用压风吹净孔 内煤屑、 水泥渣， 从而保证钻孔壁 定仪封孔测压 。测压施工基本参数如表 1 所示 。 表 1 测压施工基本参数 3 ． 3 测压结果及 瓦斯 压力 曲线 1号孔 、 2 号 孔测 得 的 己 煤层 瓦斯 压 力 最终 结果 如表 2 所 示 ， 1号孔 、 2号孔 瓦斯压 力 随时 间变 化 曲线分别 如 图 3 、 图 4所 示 。为 了 保 证所 测 得 的 瓦斯压 力是煤 层 的稳 定压 力 ， 待 瓦斯压 力稳定 后 ， 应 矿方要 求笔者 又多 等 了 2天 ， 观 测 瓦斯 压 力 并无 变 化 。测 压结束 回收 胶囊 时 ， 发 现 钻孔 瓦 斯 气 室 内干 燥 无水 ， 且 2 个 钻孔 的数据相 差不 大 ， 排 除局部 瓦斯 压力的影响， 可以认定所测得的是煤层 的原始瓦斯 压力 ， 数据 准确 、 可靠 。 表 2 1 号孔 、 2号孔测得 的己 煤层 瓦斯压力最终结果 性， 笔者利用煤层瓦斯压力间接计算法计算 己 “ 煤 层 瓦斯 压力 。 根据煤样选取的代表性 区域要求以及瓦斯压力 分 布可 能带有 的局 部 性 特质 ， 决 定 利用 中 国矿业 大 学 蒋承林 教授研 制成 功 的取 芯器 采取测 压点 附近石 门后 煤层 煤样 。考 虑 到取 芯 操 作 占用 时 间较 短 ， 取 芯孔 施工 对测压 的 影 响 ， 取芯 工 作应 待 测 压 工作 全 部结 束后 再进 行 或在 相对 见煤 点 超过 2 0 m 的 区域 同 时进行 。 本 次试 验 是 等煤 层 瓦斯 压 力测 定结 束 后 ， 然后 在 测压 孔附 近打取 芯 孔采 取 石 门新 鲜 煤样 的 ， 并 将 取 出 的煤 样立 即放 入 密 封罐 密 封保 存 ， 利 用 这些 煤 样做 了瓦 斯吸 附平衡解 析 、 工业分 析等实 验 。 围岩 含水情 况下 ， 煤层 瓦斯 含量 q 与瓦 斯压 力 P已不 再适 用 l a n g mu i r吸 附方 程 式 。根 据 德 国煤 炭工业 实验 室对煤 层 瓦斯 压力 与煤从 吸附平衡 状态 下卸压 3 mi n后 的瓦 斯含 量 的关 系研 究 得 出 含 水 围岩煤层 瓦斯 含 量 与 瓦 斯 压 力 的关 系 可 用 幂 函数 表 示 上 P f 1 1 、 ql b a r u／ 式中 q 为 瓦 斯含 量 ， m。 ／ t ；q b 一 1 9 ． 8 6 F ， 为瓦斯 压力 在 1 1 0 P a 时 的瓦斯 含 1 量 ， m。 ／ t ； 一3 ． 7 7 2 2 F “ 。 ； F 为 无 水 无 灰 煤 的 ，￡ 挥发 份质 量分数 ， 。 采集 的煤样 应 放 密封 罐 内保 持 自然 水分 ， 充 入 的 甲烷 气 体 含 相 应 的 湿 度 ， 吸 附 和 解 吸 的 温 度 为 2 8℃ 即平 均矿 井大气 温度 ， 在 4种压 力梯 度 5 1 0 P a 、 9 1 0 P a 、 1 7 1 0 P a和 4 1 1 0 P a 条 件 下 ， 利用 式 1 计 算 出瓦 斯 含 量 等参 数 ， 结 果 如 表 3 所示 。 表 3 瓦斯压力间接计 算结 果 第 9期 2 O l O年 9月 工矿 自 动 化 I n dus t r y an d M i ne Aut o ma t i on NO ． 9 S e p ． 2 0 1 0 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 0 0 9 0 0 0 9 0 4 采煤机无线监测系统的设计 谭 超 ， 周信 ， 季晓 刚 中国矿业 大学 机 电工程 学 院 ， 江 苏 徐 州 2 2 1 1 1 6 摘要 为准确获取采煤机的运行状 态参数 ， 提 出了一种采煤机无线监测系统的设计方案。该 系统在采煤 机 机 身的指 定部位 安 装具 有特 定功 能 的无 线传 感 器 节 点 ， 用 于采 集 采煤 机 的工 作信 号 ， 该 信 号 由 D S P处理 后 ， 通过 无 线 ME S H 网络传 至 无线 网桥 AP， 再通 过 光 纤传 送到 中心计 算机 ， 中心计 算机上 的 分析软 件 对接 收到 的采 煤机 的工 作信 号进 行 分析 ，并根 据 预 先设 定 的 门限 值进 行 报 警 或其 它处 理 。现 场 试验 结 果表 明 ， 该 系统运 行 良好 ， 无 线 MES H 网络 的信 号强度 能 够 满足 采 煤机 无 线监 测 系统 的要 求 。 关键 词 采 煤机 ；无线 ME S H 网络 ； 在 线监 测 ； 故 障诊 断 ； WMN；D S P ；C P L D 中图 分类号 T D 6 3 2 文 献标 识码 B De s i g n o f W i r e l e s s M o ni t o r i n g S y s t e m o f She a r e r TAN Ch a o， ZHOU Xi n ， j I Xi a o ～ g a n g Sc ho o l o f M e c ha t r o ni c En gi ne e r i n g o f CU M T． ，Xu z h ou 22 1 1 1 6，Ch i na 收 稿 日期 2 0 1 0 0 6 2 4 基金项 目 国家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 8 6 3 重 点 资 助 项 目 2 0 0 8 AA0 6 2 2 0 2 ， 教育部霍英东基金优选资助课题 1 1 4 0 0 3 作者简介 谭 超 1 9 6 6一 ， 男 ， 四川重 庆 人 ， 副教 授 ， 主要 研 究 方 向为装备 自动化 。E ～ ma i l t c c a d c u mt 1 2 6 ． t o m 从 表 3可看 出 ， 采 用 式 1 计算 的煤层 瓦斯 压力 为 0 ． 5 6 ～O ． 5 7 MP a ， 与采用双套管带压注浆技术联 合 M一 Ⅱ瓦斯压力测定仪封孔测压 工艺所测 的煤 层 瓦斯 压力 完全 一 致 。因此 ， 采 用 双套 管 带 压 注浆 技术 联合 M一 Ⅱ瓦 斯 压 力 测 定 仪 封 孔 测 压 工 艺 所 测 的煤层 瓦 斯压 力 为 煤层 原 始 瓦 斯 压 力 ， 并 且 该 工 艺 能够彻 底排 除钻 孔 围岩 承压 水等 干扰 因素 。 5 结论 1 通过应用双套管带压注浆技术联合 M一 Ⅱ 瓦斯 压力 测定 仪封 孔 测 压 工 艺 ， 排 除 了顶 底 板 承 压 水大 、 裂 隙发 育等 客 观 因 素对 测 压 钻 孔 施 工 过 程 的 干扰 ， 可 精确 定位 测压 位置 ， 快 速准确 测 得煤 层 瓦斯 压力 。 2 利用 双套 管带 压 注浆 技术 能 够 彻底 封 堵 围 岩含水裂隙， 使得承压水难以进入测压孔 ， 隔绝 瓦斯 气室 与 围岩裂 隙 的连 通 ， 这 样 可 以消 除 因不 能 严 密 封闭钻 孔 周边 的裂 隙 、 易于漏 气 、 测 出的煤 层 瓦斯 压 力通 常低 于真 实 的煤层 瓦斯 压力 的现 象 。 3 该 工艺 具有 稳定 、 可 靠等 优 点 ， 可 以避 免在 松 软 围岩层 测压 时 因钻孔垮 塌 等原 因造成 测压 封 孔 设备埋入孔 中无法回收的现象 ， 降低 了瓦斯突出危 险性 预测 资金 的投 入 。 参 考 文 献 [ 1 ] 俞启香． 矿井瓦斯防治[ M] ．徐 州 中国矿业 大学 出版 社 ， l 9 9 2 ． 煤炭科学 研究 总 院 重 庆研 究 院． AQ1 0 4 7 --2 0 0 7煤 矿 井下煤层 瓦斯 压 力 的直 接 测定 方 法 E s ] ． 北京 煤 炭 工 业 出版 社 ，2 0 0 7 ． 王轶 波， 陈彦飞 ， 王 凯 ， 等． 煤 层瓦斯压力测 定钻孔新 型 封孔技术 E J ] ． 煤炭科技 ， 2 0 0 3 2 1 7 1 9 ． 何书建 ， 张仁贵 ， 王 凯． 新 型封 孔技术 在煤 层 瓦斯压力 测定 中 的 应 用 [ J ] ． 煤 炭 科 学 技 术 ，2 0 0 3 ， 3 1 1 0 3 3 3 5． 中华人 民共和 国煤炭 工业 部． 防治煤 与瓦斯 突 出细则 [ M] ． 北 京 煤炭工业 出版社 ， 1 9 9 5 ． 唐本东． 煤层 瓦斯 压力计算E J ] ． 煤炭 工程师 ， 1 9 9 7 1 4 5 4 8． ] ] ] ] ]