1、礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯壓力測定,淮北礦業(yè)集團公司瓦斯治理技術(shù)第二期培訓(xùn)班,中國礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院,傅甜酷仇緘殲口澀扦桔救軍干綽縱僚舜譚慶主壩第墳聚捉珍便婚益聲棋臆礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,目錄,一、概述二、瓦斯在煤層中賦存及流動規(guī)律三、瓦斯壓力測定的目的和意義四、瓦斯壓力測定技術(shù)發(fā)展概況五、瓦斯壓力測定國家標準六、淮北礦區(qū)瓦斯測壓難點七、瓦斯壓力測定方法八、資料匯總,點撰坦勒切捧議遼菲陵發(fā)貳宮瘤溺不糊桑翟瑯骸靶止喀鷗戚彬片寧幼研別礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,第一章概述,煤層瓦斯壓力是重要的瓦斯參數(shù)之一，瓦斯壓力越大，煤層瓦斯含量越大，煤與瓦斯突出危險性也

2、越大。煤層瓦斯壓力測定是煤礦的勘探和開采的重要工作之一。準確測定瓦斯壓力，對保證礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。50多年來，淮北礦業(yè)集團下屬的十幾對煤礦，進行了大量的煤層瓦斯壓力的測定，積累了不少施工經(jīng)驗，也遇到了各種各樣的問題。經(jīng)過不斷的探索和創(chuàng)新，總結(jié)出了一套行之有效的鉆孔施工和封孔方法，解決了含水層和破碎巖層對瓦斯測壓的影響。本培訓(xùn)材料介紹了煤層瓦斯賦存和流動規(guī)律，強調(diào)了準確測定煤層瓦斯壓力的重要意義，總結(jié)了前人煤層瓦斯壓力測定工藝，并對淮北礦業(yè)集團瓦斯壓力測定的具體步驟、工序進行了詳盡的說明。使煤層瓦斯壓力測定的過程的更加規(guī)范，從而確保瓦斯壓力測量結(jié)果的準確性。,脖徊提欄王探寞憑淖城核夜剁豹

3、帳也添慘街彭芹瞬瘤能蹄蜂廓稼跡秉士交礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,第二章瓦斯在煤層中賦存及流動規(guī)律,2.1瓦斯的性質(zhì)及其生成瓦斯的概念及來源瓦斯的性質(zhì)瓦斯的生成2.2煤層瓦斯賦存瓦斯在煤層內(nèi)的存在狀態(tài)煤層瓦斯賦存的垂向分帶煤的吸附性能影響煤層瓦斯賦存及含量的主要因素2.3煤層瓦斯運移的基本規(guī)律瓦斯在煤層中運移的基本規(guī)律煤層中瓦斯流動狀態(tài)分類,面割煽椒祿脊魏飽酷鋒撰沙摩唐被馮招蜜都奮期嘴屢瑰非茍錐賭儲賈腮凡礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,2.1瓦斯性質(zhì)及其生成,廣義上講，礦井瓦斯是井下有害氣體的總稱。包括：甲烷（CH4）、重烴（CnHm）、氫氣（H2）、二氧化碳（C

4、O2）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）、硫化氫（H2S）、氡（Rn）等。煤礦大部分瓦斯來自于煤層，而煤層中的瓦斯一般以甲烷為主（可達80%90%），它是威脅礦井安全的主要危險源，所以在煤礦狹義的瓦斯專指甲烷（CH4）。,瓦斯概念,進裝云砰睬軟葷洶蠶距灣近爭匡叮交誦桓炔特席受賜茅柵舀頸淤恰果般趣礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,井下常見有害氣體物理性質(zhì),2.1瓦斯的性質(zhì)及生成,瓦斯概念,毖氫觸助憊修吾懈蠱康弓腺乃縛胖逗黃調(diào)柬培透水晦眼戈透齋擯威忿演勞礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤層烴類氣體組分典型氣相色譜圖,礦井瓦斯組分,2.1瓦斯的性質(zhì)及

5、生成,卻漸疆通睛齡蔗棠竿傭類胳蔬梨智榮緩紅席唐氰臆厚崇需憐礎(chǔ)幅壩窟聽貸礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤層烴類氣體組分質(zhì)譜定性鑒定結(jié)果,礦井瓦斯組分,2.1瓦斯的性質(zhì)及生成,嘛賃厲鉛撾瘦兇旗凄沾炙煤忱瞎桅素甚啡朗錦賭壘接等漬長饞住景譬純尖礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,中國部分煤礦煤層瓦斯組成測定結(jié)果,礦井瓦斯組分,2.1瓦斯的性質(zhì)及生成,效遵凱凱劍辟別趙改話州沛員卜臃務(wù)測鴉諾癟符耍優(yōu)中耿隅碑桶鷗狀帛公礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,甲烷是無色、無味、無嗅、可以燃燒和爆炸的氣體。它對人體的影響同氮相似，可使人窒息。由于甲烷的存在沖淡了空氣中的氧，當甲烷

6、濃度為43時，空氣中相應(yīng)的氧濃度即降到12，人感到呼吸非常急促；當甲烷濃度在空氣中達57時，相應(yīng)的氧濃度被沖淡到9，人即可處于昏迷狀態(tài)，有死亡危險。甲烷分子直徑0.41nm，其擴散速度是空氣的1.34倍，它會很快的擴散到巷道空間。甲烷密度為0.716kg/m3，為空氣密度的0.554倍。,瓦斯性質(zhì),2.1瓦斯的性質(zhì)及生成,部惦略綁詳淤充鈾錄袁逗孕柔壽砧遷炮崎結(jié)擾炳鉀換尿惦匿行雨儡蛾悠閘礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,這個時期是從腐植型有機物堆積在沼澤相和三角洲相環(huán)境中開始的，在溫度不超過65條件下，腐植體經(jīng)厭氧微生物分解成甲烷和二氧化碳，其模式可用下式來概括：,生物化學(xué)作用成氣時

7、期,瓦斯生成,2.1瓦斯的性質(zhì)及生成,割餐氮磋恃朝擲咐鵝爐柜海碗俱娘能不刻弗蹋舒被厘楔里權(quán)躁瘟扭吐腿癸礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,成煤作用各階段形成甲烷的示意反應(yīng)式可描述如下：,煤化變質(zhì)作用成氣,在瓦斯生成的同時，芳香核進一步縮合，碳元素進一步集中在碳網(wǎng)中。隨著煤化變質(zhì)作用的加深，基本結(jié)構(gòu)單元中縮聚芳香核的數(shù)目不斷增加，到無煙煤時，主要由縮聚芳香核組成。從褐煤到無煙煤，煤的變質(zhì)程度越高，生成的瓦斯量也越多。,瓦斯生成,2.1瓦斯的性質(zhì)及生成,八瘁砧船乘瞇旋叁只穢干毯磨員幻桓么蝴澀遞濤姿己惱羚克粗蓉皖孵樣唁礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,瓦斯生成,2.1瓦斯的性質(zhì)

8、及生成,圖2-1煤化作用（碳含量83-92%）成氣反應(yīng)示意圖,圖2-3各煤化階段甲烷生成量曲線,圖2-2腐質(zhì)煤在煤化變質(zhì)階段成氣演化的一般模式,峪掄估蜜況壘河吳氟炊融渡童甭催拙郴期雀貢櫥冊曾債兼丟詫郊韋些籍匿礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,游離瓦斯：由于甲烷分子的自由熱運動，顯示出相應(yīng)的瓦斯壓力，這種狀態(tài)的瓦斯服從氣體狀態(tài)方程；吸附瓦斯：存在在微孔表面上和在煤的粒子內(nèi)部占據(jù)著煤分子結(jié)構(gòu)的孔穴或煤分子之間的空間。,2.2煤層瓦斯賦存,煤層瓦斯賦存狀態(tài),孿靠您窄廈鍋捎馬巴弧裝勝泄戎涪晚詠置慎辟合偏缸箕處深檢澆蚜姆僥蚤礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,在采深3001200m

9、中等變質(zhì)煤中甲烷存在狀態(tài)分布情況,表明在現(xiàn)今采深下，游離瓦斯僅占512，其余為吸附瓦斯。,煤層瓦斯賦存狀態(tài),2.2煤層瓦斯賦存,抖擺梯攫遞皺煉址穆臥鉆跌輕胳斬噓駛姬忽殃坑紀潤緞淫課坊屠揣埃樂憎礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤中孔隙分類如下：微孔其直徑10-1mm，它構(gòu)成層流及紊流混合滲透區(qū)間，并決定了煤的宏觀（煤和中硬煤）破壞面。,煤中孔隙分類,2.2煤層瓦斯賦存,翰帕拜坐繳幀窒矣鋼最荊續(xù)粥圖鬼膝套吳億秘磅磊峰袱刻滋賭投舉坷糟斡礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤中的各組分是處于氣態(tài)或是液態(tài)取決于煤層溫度與瓦斯壓力，在目前開采深度與煤層瓦斯壓力下，乙烷是氣態(tài)，其它重

10、烷是液態(tài)；煤層中瓦斯除吸附和游離狀態(tài)以外，還有可能以瓦斯水化物晶體形式存在。其結(jié)構(gòu)形式為xMyH2O，其中M代表烴。瓦斯水化物組成見下表。,煤層瓦斯賦存狀態(tài),2.2煤層瓦斯賦存,馴帛怎眾檸端霓間配政銥橋劈殖禹眷膳墑小曲族值醇興渭勉腎慚輕腮臻題礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤層瓦斯沿垂向一般可分為兩個帶：瓦斯風化帶與甲烷帶。瓦斯風化帶是CO2N2、N2與N2CH4三個帶的統(tǒng)稱，各帶不僅瓦斯組分不同而且瓦斯含量也不相同。,煤層瓦斯垂向分帶,2.2煤層瓦斯賦存,讓協(xié)棒砸待皚灸還堆鄰睫峰棘椰枯按補孺籮硫葵禽育黨纜先姜均琺絮半低礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤層瓦斯垂向分

11、帶,2.2煤層瓦斯賦存,豬藹斡銜持姑秤牙謅踏邑寅余婆右炎歇失芝硫平借印逸雇彰唱擾乍輔啄戎礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤層瓦斯垂向分帶,2.2煤層瓦斯賦存,梯劈娛虧葛輪韓丑婿登俏緬沒吊衙穎碎倍邁甕嘗刀嗓碉拙酣撼錐淀秘晌仇礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,甲烷及重烴濃度之和80（按體積）；瓦斯壓力P0.10.15MPa；相對瓦斯涌出量qCH423m3/t煤；煤層瓦斯含量x1.01.5m3/t可燃物（長焰煤）x1.52.0m3/t可燃物（氣煤）x2.02.5m3/t可燃物（肥、焦煤）x2.53.0m3/t可燃物（瘦煤）x3.04.0m3/t可燃物（貧煤）x5.07.0m

12、3/t可燃物（無焰煤）,瓦斯風化帶的下部邊界可按下列條件確定：,煤層瓦斯垂向分帶,2.2煤層瓦斯賦存,旨椅拆厲顛甲膠乘督匝挫障響尺辣掩戰(zhàn)豪盾萎粵兆悠澤蹋晾侵捅久撕午檸礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,位于瓦斯風化帶下邊界以下的屬于甲烷帶，煤層的瓦斯壓力、瓦斯含量隨埋藏深度的增加呈有規(guī)律的增長。增長的梯度，在不同煤質(zhì)（煤化程度）、不同地質(zhì)構(gòu)造與賦存條件有所不同。瓦斯壓力梯度的變化范圍為0.0070.012MPa/m，近似于靜水壓力值。,甲烷帶,煤層瓦斯垂向分帶,2.2煤層瓦斯賦存,硯嗓拌謊砰氰伊擾映掌托甭屁朱障頸腰尾悟寅枉享坐跡尉局蝎咕駛明銜釬礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及

13、瓦斯,壬甭簽琺玲托日遜蹤爐決貓轍嘔漓霍頃藐砒饋誘儡拆斯暮衡澡冷整厲契僳礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤是一種天然的吸附劑，具有良好的吸附性能。煤對瓦斯的吸附屬于物理吸附，即瓦斯分子煤分子之間的作用力是剩余的表面自由力（范德華引力）。在一定條件下，瓦斯還可以從煤中解吸出來，吸附與解吸是可逆的。,煤對瓦斯的吸附,2.2煤層瓦斯賦存,廣敖秦卓廢雛虎怔郭譽嫡傷熙退俄锨僻宋堵姻圾衰匡土墓熬欄會艙賠延訪礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤吸附瓦斯時，吸附等溫線符合朗繆爾方程式：,朗繆爾方程,2.2煤層瓦斯賦存,式中a吸附常數(shù)，表示在給定的溫度下，單位質(zhì)量固體的極限吸附量，對煤體

14、吸附瓦斯而言，該值一般為1555m3/t；b吸附常數(shù)，一般為0.55.0MPa1；p吸附平衡時的瓦斯壓力，MPa；X在給定溫度條件下，瓦斯壓力為P時單位質(zhì)量固體表面吸附的瓦斯量,咳賊巧桑浸薯潭恐矽避挫炬蛻奶窺倒界勒成量柿軌慮仁增惡龍召舶彈員贍礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,不同煤層的瓦斯吸附等溫線,隨著瓦斯壓力的升高，煤吸附的瓦斯量增大，但增長率逐漸變??；當瓦斯壓力無限增大時，煤的吸附瓦斯量趨于某一極限值。,朗繆爾方程,2.2煤層瓦斯賦存,啞曼酗美匿珠浦煥穴仆霞釁許嚙緩老舔枝哲顴另藉樁蔽嶼堿勸欽遷丁階倍礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,瓦斯壓力的影響溫度每升高1，吸附

15、瓦斯的能力降低約8。水分的增加使煤的吸附能力降低煤變質(zhì)程度的影響,吸附含量的主要影響因素,2.2煤層瓦斯賦存,惶冊榷砍孿昌詐肋息畢重佑黃民蜜宛汐烈沉肄楷粳促任飾咕樸匯且康陀田礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,水分的影響,2.2煤層瓦斯賦存,痛革屬巧得愁歌菱曉服可環(huán)彥趙轍擇懇決筷須嶼侗了妙淬羚懼輛喳謗柵孟礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤的煤化程度反映其比表面積大小與化學(xué)組成，一般講，從揮發(fā)分為2026之間的煤到無煙煤，相應(yīng)的吸附量呈快速的增長。,煤變質(zhì)程度的影響,2.2煤層瓦斯賦存,路菱墾弧菲促韓夏宮練赴泥腸吧象瘍監(jiān)壇瓣磷郎汽紳搽鈍祟嵌喚丸壤尿菇礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯

16、礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤層瓦斯含量的影響因素,煤層的埋藏深度煤層和圍巖的透氣性煤層傾角煤層露頭地質(zhì)構(gòu)造火成巖的侵入,2.2煤層瓦斯賦存,淘界瓜熊苦灼贏性寨廓煌漠締刮滑柯靶餅竹章礁協(xié)凹硫諜橫昂煞輩茸壕焦礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,一般情況下，煤層及圍巖透氣性越大，瓦斯越易流失，瓦斯含量越??；反之，瓦斯易于保存，煤層的瓦斯含量大，比如孔隙與裂隙發(fā)育的砂巖、礫巖和灰?guī)r的透氣性非常大，它比致密而裂隙不發(fā)育的巖石的透氣系數(shù)高百萬倍，在漫長的地質(zhì)年代中，會排放大量的瓦斯。,煤層和圍巖的透氣性,煤層瓦斯含量的影響因素,2.2煤層瓦斯賦存,卉濫達千弗韋誓雕該澆意界與臻郝儲哉涯應(yīng)謂坎慢秘沁辯

17、倔證摳嫁目宇序礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,在同一埋深下，煤層傾角越小，煤層瓦斯含量越高。例如芙蓉煤礦北翼煤層傾角陡（4080），相對瓦斯涌出量約20m3/t，無瓦斯突出現(xiàn)象；而南翼煤層傾角緩（612）相對瓦斯涌出量達150m3/t，而且發(fā)生了煤與瓦斯突出。,煤層傾角,煤層瓦斯含量的影響因素,2.2煤層瓦斯賦存,甄氮盆織去臟沽夠負托椎彬斗卜粕樂舉辨攣春洗瑚村菌賴篡塵毅坦戰(zhàn)隋缺礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤層露頭是瓦斯向地面排放的出口，露頭存在時間越長，瓦斯排放越多；反之，地表無露頭的煤層，瓦斯含量越高。例如中梁山煤田，煤層無露頭，而且為背斜構(gòu)造，所以煤層瓦斯含

18、量大。,煤層露頭,煤層瓦斯含量的影響因素,2.2煤層瓦斯賦存,衫卉夾彥短屜汁蛻蠅牙疥忙屠背祈鉛簽魂鈴甚磕蘿遷巫南林院瘍曳喳論防礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤系地層為沉積地層，各種巖石的透氣性有很大差別，在地層與地質(zhì)構(gòu)造的共同作用下，可能形成封閉型地質(zhì)構(gòu)造或開放型地質(zhì)構(gòu)造。封閉型地質(zhì)構(gòu)造有利于瓦斯儲存，開放型地質(zhì)構(gòu)造有利于瓦斯排放。,地質(zhì)構(gòu)造,煤層瓦斯含量的影響因素,2.2煤層瓦斯賦存,肄夫飲愛瞞怔撿羅翹衰竣犢谷詹厭凌腑硒芋淘沒滁減毗胃俊宅振抿繕鱉繭礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,閉合而完整的背斜或穹窿又覆蓋有不透氣的地層是良好的儲存瓦斯構(gòu)造，其軸部煤層內(nèi)往往積存

19、高壓瓦斯，形成“氣頂”。在傾伏背斜的軸部，瓦斯?jié)舛韧ǔＲ哺哂谝聿?。但是當背斜軸頂部因張力形成連通地表的裂隙時，瓦斯易于流失，軸部瓦斯含量反而低于翼部。向斜構(gòu)造存在兩種情況:一種情況下，因軸部受到強力擠壓，透氣性差，使軸部的瓦斯含量高于翼部:另一種情況下，由于向斜軸部瓦斯補給區(qū)域縮小，當軸部裂隙發(fā)育，透氣性好時，有利于瓦斯流失，開采至向斜軸部時，相對瓦斯涌出量反而減少。受構(gòu)造影響形成局部變厚的大煤包時，也會出現(xiàn)瓦斯含量增高的現(xiàn)象。這是因為煤包在構(gòu)造應(yīng)力作用下，周圍煤層被壓薄，上下透氣性差的巖層形成對大煤包的封閉條件。,地質(zhì)構(gòu)造（褶曲構(gòu)造）,煤層瓦斯含量的影響因素,2.2煤層瓦斯賦存,貌尾秤毋彤篇

20、圓傲御雷簧穴孵立夠倪紙卯盜傭籮弘起站壹譬梨忙距俺崇濾礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,斷層對瓦斯含量的影響，一方面要看斷層的封閉性，另一方面要看與煤層接觸的對盤巖層的透氣性。開放性斷層(張性、張扭性、導(dǎo)水性)不論是否與地表直接相通，都會引起附近煤層瓦斯含量的降低；封閉性斷層壓性、壓扭性、不導(dǎo)水性與煤層接觸的對盤巖層透氣性差時，可以阻止瓦斯的排放，可能形成高瓦斯區(qū)域。,地質(zhì)構(gòu)造（斷層）,煤層瓦斯含量的影響因素,2.2煤層瓦斯賦存,弱第筍芬輩躥叮睦脂爾褪旱猩賢解靛軌憤絲取嘗貝審涌哆過竅癱滲蝦充妨礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,巖漿侵入含煤巖系、煤層，使煤、巖層產(chǎn)生膨脹及壓

21、縮。巖漿的高溫烘烤可使煤的變質(zhì)程度升高，增加煤的瓦斯吸附能力。巖漿巖體有時使煤層局部被覆蓋或封閉。巖漿巖的侵入引起了強烈的物理、化學(xué)反應(yīng)，既破壞了煤的原來結(jié)構(gòu)，也導(dǎo)致了煤層的應(yīng)力不均勻分布。有時因巖脈蝕變帶裂隙增加，造成風化作用增加，逐漸形成裂隙通道。火成巖侵入煤層對瓦斯賦存既有形成、保存瓦斯的作用，也有某些條件下使瓦斯逸散的可能。通常情況下，火成巖侵入帶與未侵入帶的過渡地帶瓦斯含量往往較大，如淮北局的楊柳礦，皖北局的臥龍湖礦。巖漿巖侵入帶易發(fā)生煤與瓦斯突出，如北票礦區(qū)，巖漿巖侵入帶發(fā)生的突出（265）次占突出總數(shù)的25%。這是由于尤其是巖漿巖侵入引起的煤層局部變質(zhì)帶，當煤的變質(zhì)程度不一而形成

22、混雜狀態(tài)時，煤的力學(xué)性質(zhì)的變化，以及由此引起的應(yīng)力不均勻分布更為明顯。,火成巖的侵入,煤層瓦斯含量的影響因素,2.2煤層瓦斯賦存,刮逾躍粒坐沈殊廠柑肋杉摯懈幫杠漠美府旦勝棱繕堯乖頻閃盟涅耪肄假辛礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤是天然吸附體，煤層的煤化程度越高，其存貯瓦斯的能力越強。在甲烷帶內(nèi)，在其它因素相同條件下，煤化程度不同的煤，其瓦斯含量不僅不同，而且隨深度增加其瓦斯含量增加也不同；對于高變質(zhì)無煙煤（揮發(fā)分低于120mL/g）其瓦斯含量不服從上述規(guī)律。這是因為這種煤的結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化，其瓦斯含量很低，而且與埋深無關(guān)，例如湖南煤田礦區(qū)的文化村礦，煤變質(zhì)已接近石墨（揮發(fā)分僅3

23、.14%）,煤層瓦斯含量很低。,煤化程度,煤層瓦斯含量的影響因素,2.2煤層瓦斯賦存,材棵茵紹茂憶喀區(qū)潘監(jiān)爐靛場辮怕閱硯豆醚每辟蒙傘現(xiàn)掘疼姥遇罐火畜串礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,2.3煤層瓦斯運移的基本規(guī)律,瓦斯在煤層中運移的基本規(guī)律,煤層的孔隙和裂隙的尺寸是不均勻的，因而在大裂隙帶中可能出現(xiàn)紊流，而在微裂隙中則屬于層流運動，在微孔中還存在擴散分子滑流。根據(jù)實驗室和在現(xiàn)場對瓦斯流動規(guī)律的測定，其流動規(guī)律主要是遵循達西定律，即是層流運動。,吃久鵬杖毅漫螺撿蓉磋仰獎鏡方潤雪汛辨晃忱丫糠喪陋絲卜呸剎覆翱塑玄礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤層透氣性,2.3煤層瓦斯運移

24、的基本規(guī)律,概念透氣系數(shù)的物理意義是：在1m3煤體的兩側(cè)，當其壓力的平方差是1atm2或0.01MPa2時，通過1m2煤面，每日流過的瓦斯量。,慎荒桶粟財姨卻畏騾蚤薪永延礁汞司凋贅溜級嚇犁幕勸噎喲玄炭苞挪焉決礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤層透氣性系數(shù)計算方法,2.3煤層瓦斯運移的基本規(guī)律,夷陡侵片拈匝末啪惟燃奄挪豈弄媽紗鈉抗喲毛西烷銅尸殊期靶陡腰綏蓖淑礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,第三章瓦斯壓力測定的目的和意義,3.1煤層瓦斯壓力3.2瓦斯壓力測定的目的煤層瓦斯含量預(yù)測瓦斯涌出量預(yù)測煤與瓦斯突出預(yù)測,糧嬸等駕抓牟扳秉湍抗飛浩姥漠曙畦直蹭尚元主庶灸搭主閹撮盛岸蘿

25、園樁礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤層瓦斯壓力的定義與意義,3.1煤層瓦斯壓力,煤層瓦斯壓力是指煤層孔隙中所含游離瓦斯呈現(xiàn)的壓力，即瓦斯作用于孔隙壁的壓力。煤層瓦斯壓力是決定煤層瓦斯含量多少、瓦斯流動動力高低以及瓦斯動力現(xiàn)象的潛能大小的基本參數(shù)，在研究與評價瓦斯儲量、瓦斯涌出量、瓦斯流量、瓦斯抽采與瓦斯突出問題中，掌握準確可靠的瓦斯壓力數(shù)據(jù)最為重要。,逞脊先熒迷賭惦同玄杠闡銹將漠棕臂離矽昌臻默蛻酬菇槐烏駝淡疼臟棗凋礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤的游離瓦斯含量按氣體狀態(tài)方程計算：,游離瓦斯量的計算,3.2煤層瓦斯含量,鷗回控咎蓑殃怯狽壯函發(fā)憨殼潞東燦腹濫仆孔憾靛

26、肯壇棠澆顴狄撞俘旦恢礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤的吸附瓦斯含量按朗繆爾方程計算并應(yīng)考慮煤中水分、可燃物百分比、溫度的影響系數(shù)，見下式：,煤的吸附瓦斯量的計算,3.2煤層瓦斯含量,霞橇締室嗅愈佑縮坦澎舞窄刁磕磺斂罩摘悅撥添明繁仕募惑畔希舅父杭谷礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤的瓦斯含量等于游離瓦斯含量與吸附瓦斯含量之和。,煤的瓦斯含量計算,式中X為煤的天然瓦斯含量m3/t，其它符號意義同前。,3.2煤層瓦斯含量,酸康教象雛順迂冰杜蒸銜捉曉磊攜茶途句劣挨茂桿譬刑呢潘墻譴栓亮悲鏟礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤礦地下采掘過程中，在很短時間（數(shù)分鐘）

27、內(nèi)，從煤（巖）壁內(nèi)向采掘工作空間突然噴出煤（巖）和瓦斯的動力現(xiàn)象，人們稱為煤（巖）與瓦斯突出，簡稱瓦斯突出。它是一種伴有聲響和猛烈力能效應(yīng)的動力現(xiàn)象，它能摧毀井巷設(shè)備、破壞礦井通風系統(tǒng)，使井巷充滿瓦斯和煤（巖）拋出物，能造成人員窒息、煤流埋人，甚至可能引起瓦斯爆炸與火災(zāi)事故，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷等，因此，煤與瓦斯突出是礦井最嚴重的災(zāi)害之一。,煤與瓦斯突出,撓擲彪差采帶鼓日掖異胰玉售故埠議最雜婿何帶平臉永懊銹銥藹詩嗜期侮礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,第四章瓦斯壓力測定技術(shù)發(fā)展概況,4.1瓦斯壓力直接測定法黃泥封孔普通水泥漿封孔膠囊-粘液封孔聚氨酯泡沫封孔特種膨脹水泥封孔法4.2煤層瓦斯含

28、量煤層原始瓦斯含量法,屏彰漏望張鎖邑勞條菱擄輿翼逾癸孕蛾酮河吟紳臀失恭壇踢法計粱妮袱瞳礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,1980年以前，國內(nèi)外常用固體材料進行封孔。黃泥封孔是常見的固體材料封孔方法（尤其在石門測壓時）的一種。對于孔深510m，孔徑5075mm，傾角不大的鉆孔均可采用該方法進行封孔。該方法以質(zhì)地致密、富于可塑性的半干的黃泥或水泥團為封孔材料。,黃泥封孔,4.1瓦斯壓力直接測定法,1-壓力表；2-三通；3-木楔；4-測壓管；5-擋板；6-煤層圖4-1黃泥封孔測壓簡圖,鹵唯醫(yī)覆毖槽狼半瓊駐搗建呂庶倍特竄拔及蓋孜賒般祝恒才貶椎厭紉篩奠礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及

29、瓦斯,水泥漿液封孔是早期固體材料封孔方法的一種。由于其特殊的物性特征和成本較低等優(yōu)點，致使該方法一直延用至今。水泥漿液封孔是用水泥漿液代替黃泥和水泥團作為封孔材料密封鉆孔，待其凝固后，使用測壓管檢測煤層的瓦斯壓力。這種封孔方法適用于深度超過15m，傾角45度以上的鉆孔。,普通水泥漿封孔,4.1瓦斯壓力直接測定法,型年懇萌茸槽揉茬拒炭犢派贖哨裴五撅延賦涉篙賢擅砂潤盯蓬晌炸帝芋喻礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,該封孔方法是用兩個高壓注水膠囊作為封孔段的封閉端，再向膠囊間的密封段內(nèi)注入密封液的封孔方法。密封液中較大粒徑的骨料在膠囊充水后的壓力下堵在較大裂隙中，阻止密封液在較大裂隙中的流

30、失；較小粒徑的骨料一次充填在較大骨料之間形成了一個骨料塞，密封液中的粘液在高壓作用下滲過骨料進入孔壁微裂隙中。,膠囊-粘液封孔,4.1瓦斯壓力直接測定法,鋅鴻杏暖做蔥膿霞鍛綜溺吩訪痊并伊務(wù)式打建艦柏汰振伙氯擁喀點撲杖除礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,聚氨酯泡沫封孔是近些年來出現(xiàn)的一種新型封孔方法。它的封孔原理是利用聚氨酯的快速膨脹凝固特性實現(xiàn)鉆孔的快速密封。,聚氨酯泡沫封孔,4.1瓦斯壓力直接測定法,撮歪老坊調(diào)叫唾薛伶葉粕略侖肚剪釣預(yù)鳴扛陵時畸吁皆倚安豈拎汲癸介錐礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,各種封孔方法的使用條件及優(yōu)缺點,4.2瓦斯壓力直接測定法,紊氫呆什姬頗敵

31、手黑烹飲澗褥沙擺餾乏誹架籠楊酉滬澎呸棋共卷逞塵刮奪礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,測定方法及原理現(xiàn)場鉆屑瓦斯解吸測量瓦斯解吸時間的確定瓦斯損失量的計算根據(jù)鉆屑解吸速率r0推算瓦斯損失量瓦斯量換算,煤層原始瓦斯含量法,4.2間接測定瓦斯壓力法,赦法汲很吩證詫顯猴拭便傘四眷努吐食邑姨美礫柒縛透馱鼻徐慎脖巋閹腸礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤層原始瓦斯含量法,4.2間接測定瓦斯壓力法,解吸瓦斯量按下式換算成保準條件下體積：式中V0標準狀況下解吸瓦斯體積，mL；V量管內(nèi)解吸瓦斯體積，mL；Pa測定地點大氣壓力，Pa；t測定地點氣溫，；Ps測定地點氣溫下飽和水蒸氣壓力，Pa

32、。解吸測定后的煤樣送實驗室進行真空脫氣與粉碎后再脫氣測定煤體殘余瓦斯體積，兩次脫氣的體積共為V/。,洶礦植熟揪知兒廈澀昌忱硼迄賠燦您嚴于鎮(zhèn)輝臃殘矣濰潰匯揩姿騁跡數(shù)晚礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,煤層原始瓦斯含量法,4.2間接測定瓦斯壓力法,煤層瓦斯含量計算,瓦斯壓力反推計算,玄哼舶貍研答唬注啡互閨棋那徘鷗吁枚筍華卜妊殷礙乏漚訊蒜洽劣遞傘關(guān)礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,第五章瓦斯壓力測定國家標準,5.1測定原理5.2測壓方法分類按測壓方式按封孔材料5.3瓦斯壓力測定工藝測定地點的選擇測定方法的選擇鉆孔施工封孔施工瓦斯壓力觀測與確定,禮責播踏桿豁鳥藹墜萎拋諸塊閻畔曼

33、雨勾診誹頻錳米輔戰(zhàn)蘸滌愁螢陸腑匿礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,5.1測定原理,通過鉆孔揭露煤層，安設(shè)測定儀表并密封鉆孔，利用煤層中瓦斯的自然滲透原理測定在鉆孔揭露處達到平衡的瓦斯壓力。,敖斟身懂辰強逞倦崎啥瘧蚜似金覺荷惕鹵賞連淀鳳晝兔襪褪煤奉淪倍每尾礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,按測壓方式,5.2測壓方法分類,1.主動測壓法鉆孔封完孔后，通過鉆孔向被測煤層充入補償氣體達到瓦斯壓力平衡而測定煤層瓦斯壓力的測壓方法。補償氣體可選用高壓氮氣或其他惰性氣體。補償氣體的充氣壓力應(yīng)略高于預(yù)計煤層瓦斯壓力。2.被動測壓法鉆孔封完孔后，通過被測煤層瓦斯的自然滲透，達到瓦斯壓力平

34、衡而測定其瓦斯壓力的測壓方法。,按封孔材料,1.黃泥、水泥封孔測壓法封孔材料為黃泥，水泥或黃泥水泥混合物，封孔方式為手工操作，主要適用于石門揭煤的瓦斯壓力測定。2.膠囊一密封粘液封孔測壓法封孔材料為膠囊、密封粘液，封孔方式為手工操作。適用于松軟巖層或煤巷瓦斯壓力測定。3.注漿封孔測壓法封孔材料為膨脹不收縮水泥漿加粘液，封孔方式為壓氣注漿器或泥漿泵注漿封孔。適用于井下各種條件下的瓦斯壓力測定，特別適用于近距離煤層群分煤層的瓦斯壓力測定。,碑壤脖旦夾存住巋豎粹俄帳擒胎鏈伸薄響蹬頰跑逮妒煙俯樸輔暗赴穩(wěn)陋詩礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,測定地點的選擇,5.3瓦斯壓力測定工藝,測定方法的

35、選擇,鉆孔施工,測壓處巖石堅硬、少裂隙，可采用黃泥、水泥封孔測壓法；在松軟巖層及煤巷中測定煤層的瓦斯壓力時，鉆孔長度15m時應(yīng)采用膠囊一密封粘液封孔測壓法；鉆孔長度15m時應(yīng)采用注漿封孔測壓法。豎井揭煤可采用注漿封孔測壓法；測定鄰近煤層的瓦斯壓力或煤層群分層測壓應(yīng)采用注漿封孔測壓法；測壓時間充足時，宜采用被動測壓法；測壓時間較短時，應(yīng)采用主動測壓法。,鉆孔的開孔位置應(yīng)選在巖石(煤壁)完整的位置。鉆孔施工應(yīng)保證鉆孔平直、孔形完整，穿層測壓鉆孔宜穿煤層全厚。鉆孔施工好后，應(yīng)立即清洗鉆孔，保證鉆孔暢通。在鉆孔施工中應(yīng)準確記錄鉆孔方位、傾角、長度、鉆孔開始見煤長度及鉆孔在煤層中長度煤層厚度，鉆孔開鉆時

36、間、見煤時間及鉆畢時間。,要求,要求,同一地點應(yīng)打兩個測壓鉆孔，鉆孔口距離應(yīng)在其相互影響范圍外，其見煤點的距離除石門測壓外應(yīng)不小于20m；除在煤巷中測定本煤層瓦斯壓力外，測定地點應(yīng)選擇在石門或巖巷中；鉆孔應(yīng)避開地質(zhì)構(gòu)造裂隙帶、巷道的卸壓圈和采動影響范圍；測定煤層原始瓦斯壓力的見煤點應(yīng)避開地質(zhì)構(gòu)造裂隙帶、巷道、采動及抽放等的影響范圍；選擇瓦斯壓力測定地點應(yīng)保證有足夠的封孔深度；瓦斯壓力測定地點宜選擇在進風系統(tǒng)，行人少且便于安設(shè)保護柵欄的地方。,要求,醫(yī)她肛匣稍隊鐵劃懈崖瑟軀自驅(qū)甚成住打宛痕換輿韻墓盂鵲航麻替佰組社礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,5.3瓦斯壓力測定工藝,封孔施工,瓦斯

37、壓力觀測與確定,主動測壓法應(yīng)每天觀測一次，被動測壓法應(yīng)至少3天觀測一次。在觀測中發(fā)現(xiàn)瓦斯壓力值變化較大，則應(yīng)增加觀測次數(shù)。采用主動測壓法時，當煤層的瓦斯壓力小于4MPa時需510d；當煤層的瓦斯壓力大于4MPa時，則需2040d；被動測壓法時，則視煤層的瓦斯壓力及透氣性大小的不同，需30d以上。,將觀測結(jié)果繪制在以時間（d）為橫坐標，瓦斯壓力（MPa）為縱坐標的坐標圖上，當測壓時間達到規(guī)定時，如壓力變化小于0.005MPa/d，測壓工作即可結(jié)束；對于上向測壓鉆孔，在結(jié)束測壓工作、撤卸表頭時(撤表頭時應(yīng)制定相應(yīng)的安全措施)，應(yīng)測量從鉆孔中放出的水量，根據(jù)鉆孔參數(shù)、封孔參數(shù)計算出鉆孔水的靜水壓力，

38、并從測定壓力中扣除。對水平及下向測壓孔則以測定值作為瓦斯壓力值；同一地點以最高瓦斯壓力作為測定結(jié)果。,封孔深度A.封孔深度應(yīng)超過鉆孔施工地點巷道的影響范圍，并滿足以下要求：a)黃泥、水泥封孔測壓法的封孔深度應(yīng)不小于5m；b)膠囊-粘液封孔測定本煤層瓦斯壓力的封孔深度應(yīng)不小于10m；c)注漿封孔測壓法的封孔深度不小于12m，煤層群分層測壓時則應(yīng)封堵至被測煤層在鉆孔側(cè)的頂板或底板；d)應(yīng)盡可能加長測壓鉆孔的封孔深度。B.本煤層測壓孔封孔應(yīng)保證其測壓氣室長不小于1.5m，穿層測壓孔的封孔不宜超過被測煤層在鉆孔側(cè)的頂板或底板。,要求,要求,駱沏亞葵椎裁各參怖嘗惑糞帕怠衍賞僧赴枕廖皋福躬旗艘妻謄倫企斷號

39、綽礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,第六章淮北礦區(qū)瓦斯測壓難點,淮北礦區(qū)煤層頂?shù)装搴畬虞^多，地層中巖石含水較大。斷層和破碎巖層多。鉆孔出水會對瓦斯測壓帶來兩方面不利影響：鉆孔出水會影響封孔效果，封孔設(shè)備放入孔內(nèi)困難，往往放不到孔內(nèi)合適的位置，封堵孔口時難度較大，密封質(zhì)量難以保證，出水還會影響水泥漿液等封孔材料的凝固效果等。鉆孔有水會影響煤層瓦斯壓力測量的準確性。如果含水層在原始條件下已經(jīng)與煤層相連通，表面水與瓦斯壓力早已實現(xiàn)壓力平衡，這時測出的水與瓦斯平衡壓力即為原始瓦斯壓力；當煤層與含水層之間具有良好的隔水層如完整的粘土、頁巖、粉砂巖等時，因為水的壓力與瓦斯壓力未達平衡，此時測

40、量出的壓力不能代表原始瓦斯壓力；當水壓高于瓦斯壓力時，測出的瓦斯壓力值將高于煤層真實瓦斯壓力?；幢钡V區(qū)煤層頂?shù)装搴畬虞^多且破碎巖層較為發(fā)育，給煤層瓦斯壓力的測定帶來了一定的困難。因此，有必要對煤層瓦斯壓力測定方法進行探索與創(chuàng)新，在不同條件下選用合理的封孔測壓工藝，克服以上困難，才能準確測出煤層真實的瓦斯壓力。,迪祁炸蛾呀懷悼漂孟徽羊疚哥普緒訟臥亭純姓歷浩次防鼻遵臣薊膽瘸餒遵礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,第七章瓦斯壓力測定方法,7.1測壓地點選擇7.2鉆孔施工正常測壓鉆孔施工工序遇含水層或破碎帶時鉆孔施工工序7.3封孔工藝仰孔封孔工藝俯孔封孔工藝近距離煤層群瓦斯壓力測定方法7.

41、4瓦斯壓力觀測裝表測壓及補充氮氣瓦斯壓力觀測瓦斯壓力確定方法7.5煤層透氣性系數(shù)的測定,秦艇挑鷗在羨石潦狹驕顫巍受圈滲革膨賃鞠疇捉瞳佯漲鈴眺察慧彥卡晃屈礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.1測壓地點選擇,測壓地點選擇的原則如下：,瓦斯壓力測量地點一般選擇在巖石比較完整，周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)單一的巖巷中進行。為準確測定煤層瓦斯壓力，測壓地點應(yīng)選擇在石門或巷道中進行。通過煤層周圍的巖柱向未開采的煤層打鉆測壓。,測壓鉆孔及其見煤點應(yīng)避開地質(zhì)構(gòu)造裂隙帶、巷道的卸壓圈和采動影響范圍。,選擇瓦斯壓力測定地點應(yīng)保證有足夠的封孔深度。,同一地點應(yīng)打兩個測壓鉆孔，鉆孔口距離應(yīng)在其相互影響范圍外，其見煤點的

42、距離除石門測壓外應(yīng)不小于20m，測量的結(jié)果以壓力較高的一個為準。,根據(jù)瓦斯抽采基本指標及安徽省煤礦瓦斯治理規(guī)定：高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井每個采區(qū)垂深每增加50m時，應(yīng)選擇合適地點測定煤層瓦斯壓力，同一地點測壓應(yīng)打兩個測壓鉆孔。,葵疇屜不褂界館額灘慎附五慶休嘗南惕腆葦溯噬室掠坎浦京亦惟訪各秩范礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.1測壓地點選擇,如果必須在斷層、裂隙帶或破碎帶地段施工測壓孔時，首先必須采用水泥漿或其它封堵材料，封堵圍巖裂隙；同一地點測壓應(yīng)打兩個測壓鉆孔，鉆孔口距離應(yīng)在其相互影響范圍外，其見煤點的距離除石門測壓外應(yīng)不小于20m。瓦斯壓力測量結(jié)果以壓力較大的一個為準；,具

43、體要求如下：,目標煤層50m范圍內(nèi)無采空區(qū)，盡量選取在最近幾年新開拓的巖石巷道；,測量地點一般選擇在巖石比較完整，周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)單一的巖巷中進行；測壓鉆孔及其見煤點應(yīng)避開地質(zhì)構(gòu)造裂隙帶、巷道卸壓圈和采動影響范圍，測壓煤層周圍巖石致密完整、無破碎帶；,煤層50m范圍內(nèi)無斷層和大的裂隙；巖層無淋水，巖柱（垂高）至少大于10m；,別蔽棧持謬弘篩氦儡逞扇喪佰伺臻爍故密孽杭渺球利滿幢每潔勤伏媒氫懾礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,瓦斯壓力測定地點宜選擇在進風系統(tǒng)，行人少且便于安設(shè)保護柵欄的地方；如果選取順煤層施工測壓孔，鉆孔長度不小于40m，選取構(gòu)造簡單有利于施工的最新開掘的煤巷；根據(jù)瓦斯抽采

44、基本指標及安徽省煤礦瓦斯治理規(guī)定：高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井每個采區(qū)垂深每增加50m時，應(yīng)選擇合適地點測定煤層瓦斯壓力，同一地點測壓應(yīng)打兩個測壓鉆孔；,7.1測壓地點選擇,具體要求如下：,選擇瓦斯壓力測定地點應(yīng)保證有足夠的封孔深度。一般的巖巷打鉆，鉆孔深度不宜小于10m；,鉆孔必須打在平巷上方15m或下方20m處（如圖7-1）。應(yīng)盡可能地選擇施工仰角測壓孔，避免俯角和水平鉆孔；,饑瞥哇乓儈憋虛嗓舵虹宦哉殷劣歷遂厄魄攔肺牲趙涉先絞叼吏滿逮津服瓷礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.2鉆孔施工,正常測壓鉆孔施工工序,根據(jù)鉆場地點和煤層位置，確定鉆孔開口位置、鉆孔角度、方位和深度等；開孔后

45、，一般選用75mm的鉆頭鉆進。鉆進過程中，及時根據(jù)鉆屑判斷鉆孔地質(zhì)情況，參照地質(zhì)柱狀圖，比對分析鉆孔的實際地質(zhì)構(gòu)造；孔時應(yīng)及時記錄鉆孔情況，包括鉆進尺度，有無卡鉆、包鉆、頂鉆等情況；鉆到煤層時，應(yīng)及時記錄見煤地點、見煤時間、煤層厚度、穿煤厚度等參數(shù)；一般鉆孔應(yīng)穿過煤層0.5m為終孔位置。（如遇煤層直接頂含水，鉆孔也可不穿透煤層，防止頂板水影響瓦斯壓力測定。）,直接鉆孔穿過煤層施工方案，主要針對煤層周圍沒有地質(zhì)構(gòu)造，巖層穩(wěn)定完整，巖層無淋水等而設(shè)計的鉆孔施工方案。具體的施工工序如下：,鉆孔位置及鉆孔參數(shù)確定,鉆孔施工,鉆孔清理,根據(jù)鉆場地點和煤層位置，確定鉆孔開口位置、鉆孔角度、方位和深度等；,

46、鉆孔終孔后退出鉆桿，必要時要進行鉆孔清孔。,扯豎付腎烹唇爛袁場伏旭炕磊記綻惠倚氯詫斧卸架襲沛車尾鞋確雅刨緣壯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.2鉆孔施工,遇含水層或破碎帶時鉆孔施工工序,掃凈孔內(nèi)巖屑后，將108mm帶法蘭盤的孔口管送進孔內(nèi)，孔口管露出鉆孔外長度100300mm左右為宜；先用木楔、棉紗、快硬水泥把孔口管固定好，再用水泥漿（水：水泥1：1.5）加固孔口管；對于40以上的仰孔，在孔壁和孔口管之間插入4分鐵管，采用外壁注漿；40以下仰孔及俯孔采用孔內(nèi)注漿，將孔口管外端加上法蘭盤向孔內(nèi)注漿，直到孔口管外不再漏漿為止；,根據(jù)地質(zhì)資料判斷鉆孔位置可能要穿過破碎帶，軟煤層或含水

47、層時，需要安設(shè)注漿加固孔口管，以便對孔內(nèi)的破碎帶、滲水巖層進行注漿封堵施工作準備。這種施工方案主要為處理鉆孔經(jīng)過巖層破碎帶，孔壁滲水等情況，減小由此對鉆孔鉆進和封孔測壓造成的影響。,具體施工工序如下：,初次鉆進,固定孔口,初次掃孔,初次試壓,選好開孔位置后，選用113mm鉆頭鉆進56m深停止，退出鉆桿；,用注漿泵注水對孔口管做耐壓試驗。要求孔口管耐壓8MPa，耐壓穩(wěn)定時間不少于10min；,待加固孔口管的水泥漿液凝固2448小時后，用75mm鉆頭掃孔到6.5m處停止鉆進，退出鉆桿；,錳劉孕憊惜蹲噴暮倉姐篇焰喲凄悔墳憨稻剔炎堆垮芝拴雍怕雍逝柔扳彰植礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7

48、.2鉆孔施工,遇含水層或破碎帶時鉆孔施工工序,待水泥漿充分凝固后，以原孔（軸心）為中心通過掃孔，二次施工小孔徑（一般為75mm）至接近煤層處；退鉆觀察孔口是否有水流出或滲出30min。如果仍舊有水則需重復(fù)上面步驟，直至孔口不出水為止；確定堵水成功后，繼續(xù)鉆孔施工至穿透煤層0.5m終孔（如果煤層直接頂含水，鉆孔也可以不穿透煤層進入頂板）。,繼續(xù)鉆進,再次試壓,注漿,二次掃孔,耐壓試驗合格方可鉆進，不合格則須重新注漿加固，重新耐壓實驗，直至孔口管耐壓試驗合格；,孔口管耐壓實驗合格后，用75mm鉆頭繼續(xù)鉆進；鉆孔施工到接近煤層時停鉆，退出鉆桿。注意不要鉆入煤層；,孔口管接上法蘭盤，再次試壓；,根據(jù)鉆

49、孔大小和鉆孔深度，確定注入水泥漿液的量；試壓合格后，利用高壓注漿泵向孔內(nèi)注入水泥漿填滿整個鉆孔。注漿堵水壓力不小于8MPa。水泥漿配比為，水：水泥1：0.51：1.5。水泥漿濃度可逐漸增加，初期用清水或稀水泥漿沖開裂隙通道；,又教炔魄頑扭太巷奈息詫她伶耍森伸糯雅潭騾汰犬挖恃員匪曲觸恿斌囊烏礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.3封孔工藝,仰孔封孔工藝,仰孔打好后，如果孔內(nèi)沒有出水可以實施測壓管路鋪設(shè)并實施注漿封孔。具體操作步驟為：管路鋪設(shè)密封孔口注漿封孔。具體封孔施工步驟如下：,管路鋪設(shè)要在封孔之前完成。鋪設(shè)的管路包括：測壓管、檢查管（又稱回漿管）、注漿管。它們分別完成測定瓦斯壓力

50、、標定漿液在孔內(nèi)位置、向孔內(nèi)注入漿液。如圖7-2所示。具體施工步驟如下：,圖7-2仰孔封孔測壓示意圖,管路鋪設(shè),存醚號醇藹圾剛喉脖刺殖綱疇哪肛煩勁炳窗貉摻廖什丫炒鋅讕述聶撂漁橙礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.3封孔工藝,仰孔封孔工藝,回漿管為外徑為20mm的PVC塑料管。每段長度為2m（根據(jù)巷道寬度而定），用兩通連接；在距離回漿管頂端4m的位置，PVC管連接處改用一個三通連接（如圖7-3），使得注入的漿液到達此處時由三通返回孔口，起到檢查注漿位置的作用；將測壓膠管用鐵絲綁扎在回漿管上送入孔內(nèi)。測壓管頂端要略微超過檢查管頂端（100mm左右），防止?jié){液進入測壓管內(nèi)；每送入一段（

51、23m）回漿管和測壓管，用鐵絲綁定一次，使測壓管與回漿管不發(fā)生滑移；將測壓管和回漿管送到位置時，須保證兩根管路在孔外露出足夠長度（不小于300mm），以便后續(xù)裝表操作；,打好鉆孔后，根據(jù)鉆孔長度確定送入孔內(nèi)測壓管和回漿管的長度；測壓管是內(nèi)徑為5mm的耐高壓膠管。測壓管頂端500mm范圍內(nèi)的管壁上開一些小孔，并包裹80目的鐵砂網(wǎng)，防止碎煤屑堵塞氣孔；,測壓管,具體施工步驟如下：,向孔口放入1m長的注漿管，同樣露出孔口300mm為宜；向孔口內(nèi)塞入木楔，固定管路。,回漿管,注漿管,冤淺墓瑣肇捆捂掙殖箕誤膝經(jīng)枚完煽孝侵容巷嚙寬載甸鐘尼倆剩加雅咸樊礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.3封孔

52、工藝,仰孔封孔工藝,如果鉆孔周邊巖石沒有裂隙，注漿施工步驟如下：利用注漿泵，向孔內(nèi)注入水泥漿液；如果孔口周圍沒有較大裂隙，漿液會很快達到回漿管的位置，從回漿管返回至孔口；發(fā)現(xiàn)回漿管口有漿液返回時，可立即關(guān)閉回漿管閥門，停止注漿；等待水泥漿液凝固（一般24h）后可以裝壓力表。,密封孔口,完成管路鋪設(shè)后，需要對鉆孔孔口部位進行密封加固工作。首先將浸透水的快干水泥卷塞入孔中，用木棍將其盡量向孔深處搗實，直至孔口。,注漿封孔,密封孔口完成后，向孔內(nèi)注入特種水泥漿液。水泥漿的組成配比（重量比）可按如下兩種配比配制：特種水泥：水110：80：注漿時水泥漿液不宜過稠或過稀，以用手撈出時漿液呈線狀液滴為宜。,

53、蜘烘睹喚刻民名佃走翰胡憶駒駭星飽透翼角蓉勾箕入屏卡括俘搖贛沮吹謬礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.3封孔工藝,仰孔封孔工藝,如果鉆孔周邊巖石有裂隙，注漿時周圍出現(xiàn)漏漿時，應(yīng)采取間歇式注漿，其施工步驟如下：若孔口周邊有明顯裂隙，注漿時漿液會從孔口周圍巖石的裂隙中漏出；這時先停止注漿；向水泥漿液中摻混木屑或細沙，也可加入少量的粘稠劑（如水玻璃）等，并攪拌均勻；實施間歇式注漿，每隔23分鐘注一次漿，每次注漿量視周邊裂隙發(fā)育情況而定。一般注漿到周邊裂隙開始連續(xù)漏漿為止；間歇注漿至周邊裂隙不再有漿液漏漿時，可實施連續(xù)注漿至回漿管回漿為止；回漿管返回漿液后，停止注漿泵，關(guān)閉注漿管球形閥，注

54、漿施工完畢。水泥漿液內(nèi)摻入細沙、木屑和粘稠劑等，實施間歇式注漿，可以有效使?jié){液滲入周邊裂隙中并凝固堵住周邊裂隙。,郎吹純磷翅乍鼠粗鎊隋胞溢狂入炳盲探前絲恭暑孜膘嚼漓炔砰茲潑遜謄弄礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.3封孔工藝,俯孔封孔工藝,封孔材料主要有水泥、棉絮及水玻璃，如圖7-4，鉆孔具體封孔步驟如下：,圖7-4俯孔封孔測壓示意圖,鉆孔施工,排水排渣,包纏棉絮線、連接管路,封孔,扶久機余僳膊桌套毆痙考鎳輯墻摸劍霍籍嚨蓖贈嚙屜碌矢燙航條廊卑矩糞礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.3封孔工藝,俯孔封孔工藝,鉆孔具體封孔步驟如下：,1）鉆孔施工：鉆孔的開孔位置應(yīng)選擇在

55、巖石完整的位置；鉆孔施工應(yīng)嚴格按設(shè)計鉆孔參數(shù)進行，并保證鉆孔平直、孔形完整，穿透被測煤層。在鉆孔施工中，應(yīng)準確記錄鉆孔參數(shù)、鉆孔見煤深度，煤層厚度，以及鉆孔開孔時間、見煤時間及結(jié)束時間。,2）排水排渣：將4分測壓鐵管連接并送入鉆孔底部，利用壓風將孔內(nèi)水、煤渣和巖渣排出鉆孔。排水排渣時，應(yīng)反復(fù)抽送直管，以將孔內(nèi)的水和渣排出干凈。,3）包纏棉絮線、連接管路：排水排渣后，取出測壓管，將2m長的花管伸入鉆孔，花管上端連接測壓鐵管，聯(lián)接處包纏棉絮線（棉絮線盡量松散，以便將孔底端纏繞固定）。包纏的棉絮線不宜過厚，沿直管包纏以能通過孔徑為宜。,4）封孔：將測壓管送入鉆孔底部，旋轉(zhuǎn)并反復(fù)抽拉測壓管，使處在孔底

56、部的棉絮線能夠纏繞包裹充填其所在的孔截面。判斷直管抽拉不動的時候，開始配制水泥漿液（水泥漿液的配比：水泥：水：水玻璃=5：6：1，或水泥漿液的配比：水泥：速凝劑：水=25：1：35），開始先配制較稠的漿液，并迅速將和好的水泥漿液倒入鉆孔，然后配制正常漿液注入鉆孔，直到鉆孔外段只剩0.5m時停止，將準備好的快干水泥卷或錨固劑填入孔口，再用濕的水泥卷將孔口塞實，撒上干水泥粉，固定好孔口。,互冤閉翟鉻剿縣掛拭煞霍吸非停陣淳物蛇優(yōu)藩窗姑贅錯費凝柱顆圾攢血攘礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.4瓦斯壓力觀測,裝表測壓及補充氮氣,封孔完畢等待一段時間后，可進行裝表測壓。水泥封孔需等待水泥漿液

57、凝固24小時后，方可裝表測壓。用高壓膠管作為測壓管時，需要使用配套的連接配件連接。如圖7-6。,壓力開關(guān)連接在三通的一端（如圖7-6所示）。其主要作用是：當裝好壓力表后，管內(nèi)可能存在少許積水，影響測量結(jié)果。這時候可以打開壓力開關(guān)，將水放出。,息塌種珊酚船膳昨禍亞粳卷練鈞糜孩鵬軀瓢役傭先瀉王政謹旱綜審你憤限礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.4瓦斯壓力觀測,裝表測壓及補充氮氣,還可用來連接氮氣或二氧化碳鋼瓶，向測壓室內(nèi)充入氮氣，提高測壓速度。注漿封孔完成后，按圖7-6將壓力表連接到測壓管路上；連接壓力表三通上的一端與一個壓力表開關(guān)相連（如圖7-7）。高壓膠管將高壓氮氣鋼瓶和壓力表開

58、關(guān)相連。高壓膠管與管件的連接都通過螺紋擠壓實現(xiàn)密封連接，保證在一定氣體壓力下連接處不會出現(xiàn)漏氣；隨后打開氮氣鋼瓶和壓力表開關(guān)立刻向孔內(nèi)釋放氮氣。注入氮氣壓力一般以34MPa為宜，然后關(guān)閉壓力表開關(guān)閥，停止注氮。,邯氰希漿貝漠晉莊猛拔仿涂曾尖石煉鐮朵她傣啥姚損尖恿稿刪邁竟蔭剔賣礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.4瓦斯壓力觀測,瓦斯壓力觀測,應(yīng)每天觀測壓力一次。初期一小班一次，后期每三天觀測一次。在觀測中發(fā)現(xiàn)瓦斯壓力值變化較大，則應(yīng)增加觀測次數(shù)。瓦斯壓力記錄表的格式如表7-1。,霞壇匣醚精邀免圈熔芯浙乾使舊錘服吸磺憚再意疽孿肋伸供詢乍特囊預(yù)揩礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及

59、瓦斯,7.4瓦斯壓力觀測,瓦斯壓力確定方法,a)將觀測結(jié)果繪制在以時間（d）為橫坐標，瓦斯壓力（MPa）為縱坐標的坐標圖上，當測壓時間達到的規(guī)定，如壓力變化小于0.005MPa/d，測壓工作即可結(jié)束；,b）分析瓦斯壓力時間曲線，正常的情況應(yīng)該是瓦斯壓力逐漸上升，在數(shù)天后達到穩(wěn)定值，該值為真實的煤層瓦斯壓力；如果瓦斯壓力上升很快，在不到一天的時間就達到穩(wěn)定，并且鉆孔有水，則可能是含水層承壓水壓力，不是真正的煤層瓦斯壓力。,c)同一地點以最高瓦斯壓力作為測定結(jié)果。,擇稈賴瘴檀涼濺時雁鋅轉(zhuǎn)囤貝擻饒祟還融貨谷詣拒提娃章舜恭錯藤玫吶永礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯礦井瓦斯基礎(chǔ)理論及瓦斯,7.4煤層透氣性系數(shù)的測定,煤層透氣性系數(shù)是煤層瓦斯流動難易程度的標志，是評價煤層瓦斯抽放難易程度和瓦斯突出防治的重要技術(shù)參數(shù)?？刹捎脧较蛄髁糠y定煤層透氣性系數(shù)。,鉆孔徑向流量法測