含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法，屬于礦山瓦斯壓力測定【技術(shù)領(lǐng)域】。其具體解決了下行鉆孔中由于積水無法測定瓦斯壓力的問題，其首先打鉆孔，其次準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)硬件，實(shí)驗(yàn)硬件包括透水裝置、封堵裝置和測壓裝置；其次，在鉆孔內(nèi)安裝透水裝置，并選用充填材料將透水裝置與鉆孔之間的孔隙充填，待固化后，耐壓試驗(yàn)進(jìn)行檢測；然后封閉鉆孔進(jìn)行二次耐壓檢測，將鉆孔內(nèi)的水排出；最后通過相關(guān)輔助設(shè)備進(jìn)行瓦斯壓力測定。本發(fā)明能夠較好的克服下行鉆孔中水對瓦斯壓力測定的影響，尤其適用于含水煤巖下行鉆孔中對瓦斯壓力的測定。
【專利說明】含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦山瓦斯壓力測定【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種含水煤巖瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法。

【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯壓力是標(biāo)志煤層瓦斯賦存狀態(tài)的一個重要參數(shù)。在研宄礦井煤與瓦斯突出、瓦斯涌出、瓦斯抽放時(shí)，它是一個關(guān)鍵性的基礎(chǔ)參數(shù)，因此為研宄煤層瓦斯的賦存及涌出的規(guī)律，有必要進(jìn)行煤層瓦斯壓力的測定。根據(jù)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT/T638-1996《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》的規(guī)定，測壓鉆場應(yīng)選在鄰近煤層的巷道中，在一般情況下通常選擇與煤層水平或者是低于煤層的巷道作為鉆場的布置地點(diǎn)，這樣施工出的鉆孔均為水平或者是上行鉆孔，從而有效解決了由于煤層內(nèi)含水因素及施工過程造成鉆孔內(nèi)積水影響測壓效果的問題。
[0003]然而，在地層構(gòu)造形態(tài)和巷道布置不允許施工水平鉆孔和上行鉆孔的情況下，有必要采用下行鉆孔，而傳統(tǒng)方法不能有效的解決下行鉆孔中積水的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法，該方法主要解決了傳統(tǒng)下行鉆孔內(nèi)積水對瓦斯壓力測量的影響；此外，由于該觀測系統(tǒng)采用了電子裝置，可以自動對瓦斯壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性的記錄、存儲和傳輸，減少了人工數(shù)據(jù)記錄的次數(shù)。
[0005]其技術(shù)解決方案包括:
[0006]一種含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法，包括以下步驟:
[0007]a、打鉆孔，選用常規(guī)打孔設(shè)備在煤巖巷道中向煤層打下行鉆孔，鉆孔深至穿過煤層一定距離；
[0008]b、準(zhǔn)備硬件設(shè)備，包括用于將鉆孔中水排出的透水裝置、用于封閉鉆孔的封堵裝置和用于測定下行鉆孔瓦斯壓力的測壓裝置；
[0009]所述透水裝置圓柱形空腔、可透水的活塞組、套置有彈簧的立柱、送氣管道、輸油管道和排水管道，送氣管道、輸油管道和排水管道均從透水裝置內(nèi)伸出煤巖外，并依次與高壓氣罐、油壓罐和排水電機(jī)相連；
[0010]所述封堵裝置包括由擋板與鉆孔形成的一號密封室、二號密封室，所述一號密封室與固化材料輸送管道相連，所述固化材料輸送管道的另一端與固化材料壓力罐連接；所述二號密封室與輸液管道相連，所述輸液管道的另一端與液體材料壓力罐相連；
[0011]所述測壓裝置包括檢測管、壓力表和電子裝置，所述檢測管連接壓力表與電子裝置；
[0012]C、安裝透水裝置，清理鉆孔中雜物后，在鉆孔內(nèi)安裝透水裝置，并選用充填材料將透水裝置與鉆孔之間的孔隙充填，待固化后，耐壓試驗(yàn)進(jìn)行檢測；
[0013]d、封閉鉆孔，待步驟c檢測成功后，首先通過固化材料輸送管道將固化充填材料充填至所述兩個一號密封室內(nèi)、固化；然后通過輸液管道將液體充填材料充填至二號密封室內(nèi)、固化；
[0014]e、步驟d固化均完成后，采用耐壓試驗(yàn)進(jìn)行二次檢測，耐壓試驗(yàn)成功，則進(jìn)入下一步驟f ;
[0015]f、鉆孔排水，通過等壓力條件或壓力差條件進(jìn)行排水，將水全部排出；
[0016]g、測定瓦斯壓力，通過讀取所述壓力表的數(shù)值來顯示鉆孔內(nèi)的瓦斯壓力值，所述電子裝置連接計(jì)算機(jī)獲取監(jiān)測到的瓦斯壓力數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行分析。
[0017]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，步驟f中，等壓力條件是通過打開油壓罐，將其中的高壓油通過輸油管道輸送至透水裝置的活塞空腔內(nèi)，通過高壓油推動活塞移動，將透水裝置導(dǎo)通，水通過透水孔流至所述透水裝置下部進(jìn)行排水。
[0018]作為本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，步驟f中，壓力差條件是首先通過所述送氣管道進(jìn)行泄壓，使上下空腔形成壓力差，然后利用壓力差進(jìn)行排水。
[0019]進(jìn)一步的，送氣管道泄壓后，活塞在套置有彈簧的立柱作用下移向一端，當(dāng)另一端的立柱恰好接觸圓柱形空腔內(nèi)壁時(shí)，活塞恰好完全封閉透水孔，使透水裝置處于密封狀態(tài)。
[0020]進(jìn)一步的，步驟f中，還可通過排水電機(jī)將水抽出。
[0021]進(jìn)一步的，步驟b中，檢測管下部設(shè)置有蜂窩狀小孔，其底部固設(shè)有圓柱形擋板，所述圓柱形擋板以防積累在鉆孔中的滲水將檢測管堵塞。
[0022]本發(fā)明提出了一種含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法，其首先打鉆孔，其次準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)硬件，實(shí)驗(yàn)硬件包括透水裝置、封堵裝置和測壓裝置；其次，在鉆孔內(nèi)安裝透水裝置，并選用充填材料將透水裝置與鉆孔之間的孔隙充填，待固化后，耐壓試驗(yàn)進(jìn)行檢測；然后封閉鉆孔進(jìn)行二次耐壓檢測，將鉆孔內(nèi)的水排出；最后通過相關(guān)輔助設(shè)備進(jìn)行瓦斯壓力測定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法通過透水裝置與封堵裝置的結(jié)合，可將下行鉆孔中的積水徹底排出，分別是通過等壓力條件或壓力差條件進(jìn)行排水，該方法配合相應(yīng)觀測系統(tǒng)使用，能夠較好的克服傳統(tǒng)下行鉆孔中水對瓦斯壓力測定的影響，尤其適用于含水煤巖下行鉆孔中對瓦斯壓力的測定。
[0023]本發(fā)明觀測系統(tǒng)在不開啟鉆孔或者損失孔內(nèi)瓦斯壓力的情況下，能夠及時(shí)排除下行鉆孔中的積水，以減少孔內(nèi)積水對瓦斯壓力測定的影響，保證瓦斯壓力的連續(xù)精確的測定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說明:
[0025]圖1為本發(fā)明含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)中透水裝置剖面圖；
[0027]圖3為含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)中封堵裝置剖面圖；
[0028]圖4為圖2的俯視圖；
[0029]圖5為含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)中測定裝置剖面圖；
[0030]圖中，1、鉆孔，2、一號密封室，3、二號密封室，4、透水裝置，5、透水孔，6、活塞，7、輸液管道，8、固化材料輸送管道，9、排水管道，10、輸油管道，11、送氣管道，12、檢測管，13、液體材料壓力罐，14、單向截止閥，15、蓄能器，16、固化材料壓力罐，17、電子裝置，18、壓力表，19、排水電機(jī)，20、高壓氣罐，21、油壓罐，22、水閥。

【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明提出了一種含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法，為了使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說明。
[0032]本發(fā)明，一種含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)，結(jié)合圖1至圖5所示，其包括透水裝置4、封堵裝置和測壓裝置。
[0033]透水裝置4詳見圖2所示，其包含圓柱空腔、活塞6、套置有彈簧的立柱、透水孔5、送氣管道11、輸油管道10和排水管道9，送氣管道11、輸油管道10和排水管道9均從透水裝置內(nèi)伸出煤巖外，并依次與高壓氣罐20、油壓罐21和排水電機(jī)19相連；
[0034]其中的活塞6通過活塞柱連接成活塞組，活塞與活塞之間存在空隙，以便透水，處于初始狀態(tài)的活塞6恰好可封閉透水孔5，在活塞組左右兩側(cè)分別與兩根套置有彈簧的立柱相連，立柱不對稱且立柱上套有彈簧，兩側(cè)的立柱沿著活塞組的中心呈不對稱狀，當(dāng)活塞6在高壓油的作用下移動，當(dāng)一端立柱恰好接觸圓柱空腔內(nèi)壁時(shí)，活塞孔隙與透水孔5完全相通。高壓油泄壓后，活塞在彈簧作用下移向另一端，當(dāng)另一端立柱恰好接觸圓柱空腔內(nèi)壁時(shí)，活塞6恰好完全封閉透水孔5。
[0035]透水孔5的形狀為長方形，送氣管道11詳見圖2、圖4所示，其位置在透水孔5中心偏左，其外部與高壓氣罐20相連；輸油管道10詳見圖2、圖4所示，其位置在透水孔5的中心上方，其外部與油壓罐21相連；排水管道9，其位置在透水孔5的中心偏左，其外部與水閥22及排水電機(jī)19相連，排水時(shí)，為防止雜質(zhì)等無關(guān)物質(zhì)堵塞排水管，排水管下部設(shè)計(jì)了一個球型水漏，起到過濾雜質(zhì)，排水順暢的作用。
[0036]上述封堵裝置，詳見圖3所示，其是由4塊圓形擋板與鉆孔形成兩個一號密封室2和一個二號密封室3，除此，還包括固化材料輸送管道8和輸液管道7，一號密封室2通過固化材料輸送管道8與固化材料壓力罐16相連，其內(nèi)部充填固化充填材料；二號密封室3通過輸液管道7與液體材料壓力罐13相連，其內(nèi)部充填液體充填材料。
[0037]上述測壓裝置詳見圖1、圖5所示，由檢測管12、壓力表18和電子裝置17等部件組成，檢測管12連接壓力表18與電子裝置，檢測管12其管路下部呈蜂窩狀小孔，管路底部固定圓柱形擋板，蜂窩狀小孔濾除雜質(zhì)，以防雜質(zhì)堵塞檢測管，保證瓦斯氣流順利進(jìn)入壓力表18和電子裝置17 ;圓柱形擋板長度設(shè)計(jì)較高，以防積累在鉆孔中的滲水將檢測管堵塞，影響瓦斯監(jiān)測。
[0038]上述電子裝置，詳見圖1所示，包括電源、數(shù)據(jù)存儲電路、顯示電路、時(shí)鐘電路、開關(guān)按鈕及連接的計(jì)算機(jī)等。其中，電源負(fù)責(zé)為電子裝置供電；時(shí)鐘電路負(fù)責(zé)周期性的向瓦斯壓力檢測系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號，使瓦斯壓力監(jiān)測系統(tǒng)周期性的檢測瓦斯壓力；檢測所得的瓦斯壓力數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)存儲電路和顯示電路分別進(jìn)行存儲和顯示；外在的計(jì)算機(jī)通過連接電路連接電子裝置后，即可獲取瓦斯壓力數(shù)據(jù)，并對其分析。
[0039]實(shí)施例1:
[0040]本發(fā)明，含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法，具體包括如下步驟:
[0041](I)打鉆孔:用常規(guī)的煤礦打孔設(shè)備在煤巖巷道中向煤層打下行鉆孔1，孔深至穿過煤層一定距離；
[0042](2)安透水裝置:清理鉆孔中的雜物，在鉆孔中安裝透水裝置4，利用充填材料將透水裝置4與鉆孔I之間的孔隙進(jìn)行充填，固化一定時(shí)間后做耐壓試驗(yàn)，若實(shí)驗(yàn)不成功，則從新安裝透水裝置4;
[0043](3)封閉鉆孔:耐壓試驗(yàn)成功后，在擋板上安裝相關(guān)管道，利用擋板形成2個一號密封室2和I個二號密封室3，首先利用固化材料壓力罐16通過固化材料輸送管8將固化充填材料充填至2個一號密封室2，固化；然后利用液體材料壓力罐13通過輸液管10將液體充填材料充填二號密封室3，其中，二號密封室3中液體壓力要稍高于瓦斯氣體壓力，單向截止閥14可防止液體充填材料倒流，蓄能罐15能保持液體充填材料的壓力始終高于瓦斯壓力；
[0044](4)耐壓試驗(yàn):封孔完畢后，做耐壓試驗(yàn)對封孔效果進(jìn)行檢驗(yàn)，若封孔不合格，則需重新封孔；
[0045](5)鉆孔排水:耐壓試驗(yàn)成功后，將相關(guān)管路與相應(yīng)的裝置連接，打開油壓罐21，將高壓油通過輸油管道10，輸送至透水裝置4的活塞空腔內(nèi)，高壓油推動活塞6移動，將透水裝置4導(dǎo)通，水通過透水孔5流至裝置下部，此種排水方式是透水裝置4上下鉆孔空腔在等壓力條件下進(jìn)行排水；
[0046](6)測定瓦斯壓力:排水完畢后，進(jìn)行瓦斯壓力測定，即瓦斯檢測管12與壓力表18相連，壓力表18讀數(shù)顯示封孔內(nèi)瓦斯壓力的數(shù)值，電子裝備17將瓦斯壓力數(shù)值周期性的記錄、存儲、傳輸。
[0047]實(shí)施例2:
[0048]與實(shí)施例1不同之處在于:步驟(5)中的鉆孔排水方式不同，另一種排水方式是壓力差條件下進(jìn)行排水，即先利用送氣管道11進(jìn)行少許泄壓，使上下空腔形成壓力差，然后利用壓力差進(jìn)行透水，透水完畢后，將輸油管道10泄壓，活塞6在彈簧的壓力下移動，透水孔被活塞封閉，使透水裝置4處于密封狀態(tài)；如果水量較少，則將水在透水裝置4下封存，如果水量較多，則利用高壓氣罐20通過送氣管11將高壓氣體壓入，即可將水通過排水管道9排出或者通過排水電機(jī)19將水抽出。
[0049]上述，若測壓過程中鉆孔出現(xiàn)煤巖滲水，影響瓦斯壓力的測定，亦可用上述方法進(jìn)行排水，排水完畢后再進(jìn)行瓦斯壓力的測定。
[0050]本發(fā)明中未述及的部分采用或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。
[0051]盡管本文中較多的使用了諸如一號密封室2、透水孔5、高壓氣罐20等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性，使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
【權(quán)利要求】
1.一種含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法，其特征在于，包括以下步驟: ^打鉆孔，選用常規(guī)打孔設(shè)備在煤巖巷道中向煤層打下行鉆孔，鉆孔深至穿過煤層一定距離； I準(zhǔn)備硬件設(shè)備，包括用于將鉆孔中水排出的透水裝置、用于封閉鉆孔的封堵裝置和用于測定下行鉆孔瓦斯壓力的測壓裝置； 所述透水裝置圓柱形空腔、可透水的活塞組、套置有彈簧的立柱、送氣管道、輸油管道和排水管道，送氣管道、輸油管道和排水管道均從透水裝置內(nèi)伸出煤巖外，并依次與高壓氣罐、油壓罐和排水電機(jī)相連； 所述封堵裝置包括由擋板與鉆孔形成的一號密封室、二號密封室，所述一號密封室與固化材料輸送管道相連，所述固化材料輸送管道的另一端與固化材料壓力罐連接；所述二號密封室與輸液管道相連，所述輸液管道的另一端與液體材料壓力罐相連； 所述測壓裝置包括檢測管、壓力表和電子裝置，所述檢測管連接壓力表與電子裝置； 0、安裝透水裝置，清理鉆孔中雜物后，在鉆孔內(nèi)安裝透水裝置，并選用充填材料將透水裝置與鉆孔之間的孔隙充填，待固化后，耐壓試驗(yàn)進(jìn)行檢測； 己、封閉鉆孔，待步驟0檢測成功后，首先通過固化材料輸送管道將固化充填材料充填至所述兩個一號密封室內(nèi)、固化；然后通過輸液管道將液體充填材料充填至二號密封室內(nèi)、固化； 6、步驟(1固化均完成后，采用耐壓試驗(yàn)進(jìn)行二次檢測，耐壓試驗(yàn)成功，則進(jìn)入下一步驟 ？、鉆孔排水，通過等壓力條件或壓力差條件進(jìn)行排水，將水全部排出； 8、測定瓦斯壓力，通過讀取所述壓力表的數(shù)值來顯示鉆孔內(nèi)的瓦斯壓力值，所述電子裝置連接計(jì)算機(jī)獲取監(jiān)測到的瓦斯壓力數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法，其特征在于:步驟？中，等壓力條件是通過打開油壓罐，將其中的高壓油通過輸油管道輸送至透水裝置的活塞空腔內(nèi)，通過高壓油推動活塞移動，將透水裝置導(dǎo)通，水通過透水孔流至所述透水裝置下部進(jìn)行排水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法，其特征在于:步驟？中，壓力差條件是首先通過所述送氣管道進(jìn)行泄壓，使上下空腔形成壓力差，然后利用壓力差進(jìn)行排水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法，其特征在于:送氣管道泄壓后，活塞在套置有彈簧的立柱作用下移向一端，當(dāng)另一端的立柱恰好接觸圓柱形空腔內(nèi)壁時(shí)，活塞恰好完全封閉透水孔，使透水裝置處于密封狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法，其特征在于:步驟？中，還可通過排水電機(jī)將水抽出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水煤巖下行鉆孔瓦斯壓力觀測系統(tǒng)的測定方法，其特征在于:步驟6中，檢測管下部設(shè)置有蜂窩狀小孔，其底部固設(shè)有圓柱形擋板，所述圓柱形擋板以防積累在鉆孔中的滲水將檢測管堵塞。
【文檔編號】E21B47/06GK104500042SQ201410546097
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】劉偉韜, 宋文成, 申建軍, 張曉強(qiáng), 張茂鵬, 謝祥祥, 劉士亮, 呂斌, 董文程, 宰慧, 趙春波, 劉超, 范龍, 邱磊 申請人:山東科技大學(xué)