压力测试

天禹煤矿21061下副巷瓦斯压力测定及21051下副巷瓦斯含量测定设计及安全技术措施

嵩阳公司天禹煤矿

二零一零年十二月十六日

一、基本情况

天禹煤矿21061下副巷目前在煤层顶板中掘进，距二1煤垂距为4m，巷道底板标高为-20m，为了掌握揭煤地点二1煤层瓦斯参数，需采用施工钻孔的方法测定相关参数，在21061下副巷设计2个钻孔，测定2个瓦斯压力、2个瓦斯含量。

21031下副巷目前在煤层中掘进，煤厚约5m，巷道底板标高为-40m，为了掌握21031工作面和21051工作面的瓦斯情况，需采用施工钻孔的方法测定相关参数，在21031下副巷向上和向下打钻，测定2组共4个瓦斯含量，并在21031下副巷选点采集煤样，测定2个瓦斯吸附常数（a、b值）、2个瓦斯放散初速度（ΔP）和2个煤的坚固性系数（f值），并对煤尘爆炸性和煤自燃倾向性进行鉴定。

二、钻孔参数设计

1、21061钻孔设计

依据中华人民共和国安全生产行业标准《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》（AQ/T 1047—2007）相关规定，参数测定设计分别为：

测压点气室标高为-10m，设计见表1-1和图1-1：

表1-1 钻孔参数表

2#孔

1#孔21061下副巷

平面图2#孔1#孔21061下副巷1#孔

2#孔

断面图

剖面图

21061下副巷

二1煤

图1-1 21061下副巷测压钻孔设计图

2、21031钻孔设计 根据工作面掘进情况，设计钻孔见表1-2和图1-2：

表1-2 钻孔参数表

1#孔

3#孔

2#孔4#孔

20m

25m

30m

40m

21031下副巷

图1-1 21031下副巷瓦斯含量钻孔设计图

三、封孔方法、设备

1、封孔方法：根据本次钻孔岩孔设计孔深，采用注浆封孔法，测压方法采用主动测压法。

2、一般设备、材料、仪表及工具：

（1）测定所需材料包括：压力表联接头、密封垫、密封带以及真空密封膏等；测压用的测压管材（承受内压应不小于12MPa ）。

（2）仪表：测定用压力表，必须经河南省技术监督局计量院检验合格后方可

使用，量程为预设煤层瓦斯压力的1.5倍，准确度优于1.5级，必须符合JJG52的规定；空盒气压计，必须符合QX∕T 26的规定。

（4）工具：管钳、扳手、剪刀、皮尺、水桶、螺丝刀、手工封孔送料管等。

3、注浆封孔测压所需设备、材料、仪表及工具：

（1）注浆泵：用柱塞注浆泵，其流量为20～50L∕min,压力为3～4MPa。

（2）膨胀不收缩水泥浆：由膨胀剂（膨胀率不小于0.02%）、水泥（硅酸盐水泥、标号不低于425号），与水（井下清洁水）按一定比例制成，也可参照水灰比为2：1的比例进行配制，膨胀剂的掺量为水泥的12%。

（3）测压管：选用GB∕T1527—1997 6×2 mm拉制铜管（承受内压）12MPa、1根的长度〉测压钻孔长度）或GB∕T8163—199916×2 mm输送流体用无缝钢管（牌号10、承受内压＞12MPa）。

（4）注浆管：选用GB∕T8163—199916×2 mm输送流体用无缝钢管（牌号10、承受内压＞12MPa）。

（5）附件：注浆泵与注浆管的联接装置，承受压力〉6MPa。

（6）夹持棍：采用6×2 mm拉制钢管作为测压管时选用。

（7）高压储蓄罐必须符合劳动部《气瓶安全检查规程》的要求;

（8）减压及充气连接装置必须安全、连接方便、可靠；

（9）补偿气体为工业用氮气。

四、钻孔施工、封孔及补气

1、钻孔施工：采用ZY-1250型全液压钻机施工，孔径Ф75mm。

2、钻孔施工要求：

（1）钻孔的开孔位置应选在岩石（煤壁）完整的地点。

（2）钻孔施工应保证钻孔平直、孔形完整。

（3）钻孔施工时，煤孔必须用压风排粉，严禁使用清水清洗钻孔，保证钻孔畅通。

（4）煤孔孔深不小于2m，不大于4m。

（5）在钻孔施工中应准确记录钻孔方位、倾角、长度、钻孔开始见煤长度及钻孔在煤层中长度，钻孔开钻时间、见煤时间及钻毕时间。

3、钻孔封孔：

（1）测定钻孔施工完成后应在24h 内完成钻孔的封孔工作，在完成封孔工作24h后进行测定工作。

（2）封孔前应作如下准备工作：

a)按选用的封孔方法准备好封孔材料、仪表、工具等；

b)检查测压管是否通畅及其在与压力表联接的气密性；

（3）注浆封孔测压法封孔步骤：

a）通过辅助管将安装有夹持器的测压管（1根管的长度大于测定钻孔的长度）安装至预定的（测压）深度，在孔口用木楔封住，并安装好注浆管；

b）根据封孔深度确定膨胀不收缩水泥的使用量，按一定比例（参考值为：水灰比为2：1，膨胀剂的掺量为水泥的12%）配好封孔水泥浆，用注浆泵一次连续将封孔水泥浆注入钻孔内；

c）注浆24h后，在孔口安装三通及压力表。

4、补气要求：本次主动测压，封孔结束48小时后进行补气，只在第一次测定时向测压钻孔冲入补偿气体，补偿气体的充气压力宜为预计的煤层瓦斯压力的0.5倍。

五、测定、观测与测定结果确定

1、测定管理：

（1）必须设专人负责瓦斯压力的测定工作。

（2）在瓦斯压力测定过程中，应做好各种参数及施工情况的记录。

2、观测：

（1）每天观测一次测定压力表，瓦斯所测压人员至少每2天到现场观测1次瓦斯压力，并有现场记录。

（2）观测时间：观测时间的确定应遵循以下原则

a)当煤层瓦斯压力小于4MPa 时，其观测时间需5～10d；当煤层瓦斯压力大于4 MPa时，则需要10～20d。

b）在观测中发现瓦斯压力值在开始测定的一周内变化较大时，则应适当缩短观测时间间隔。

3、测定结果的确定

（1）将观测结果绘制在以时间（d）为横坐标、瓦斯压力（MPa）为纵坐标的

坐标图上，当观测时间达到规定的要求，如压力变化在3d内小于0.015 MPa，测定工作既可结束；否则，应延长测压时间。

（2）在结束测压工作、撤卸表头时，应测量从钻孔中放出的水量，如果钻孔与含水层、溶洞导通（根据矿井防治水的有关方法判定），则此测压钻孔作废并按有关规定进行封堵；如果测压钻孔没有与含水层、溶洞导通，则需对钻孔水对测定结果的影响进行修订，修正方法可根据测量从钻孔中放出的水量、钻孔参数、封孔参数等进行。

（3）同一测压地点以最高瓦斯压力测定值加上测压地点的大气压力即是测定结果。

六、安全技术措施

1、设备运输安全措施

（1）测压前先检查好测压用的设备、材料、仪表、工具及氮气罐等，由负责人高烈江检查齐全无误后，方可打运入井。

（2）测压设备运输要严格按照《规程》规定运输，注浆泵必须绑扎牢固后方可装车入井，运输过程中有矿方人员现场指挥，装、卸注浆泵时必须轻拿轻放，严禁随意抛掷，搬运时，所有人员必须在安全位置，严防设备下滑、倾倒伤人，不准站立与工作无关的人员，要瞻前顾后，防止损坏，撞击设备。

（3）用绞车运料时，由矿上负责人员先与绞车司机联系，严格执行矿上运输制度；卸车时，必须等绞车停稳后方可进行作业。

（4）注浆泵打运到位后，必须平整出足够的作业场所，确保注浆泵平稳摆放；安装注浆泵时先不送压风，待压风管连接牢固后，方能送压风，严防作业过程中脱落伤人。

（5）材料运至测压地点后，统一码放整齐，严禁材料乱放、随意抛掷，确保施工人员撤退路线畅通。

2、通风、防瓦斯安全措施

（1）必须保证测压地点正常通风，防止瓦斯聚积。

（2）作业现场必须有瓦斯检查员和施工负责人协作，瓦斯检查员负责检查测压地点的瓦斯情况，施工负责人要按矿上制定的措施，在瓦斯所测压人员指导下落实好作业环节。

（3）测压封孔过程中，必须在施工现场悬挂瓦斯便携仪，随时监控瓦斯浓度的变化情况。

（4）打钻地点必须配备至少2台完好的灭火器和不少于50kg黄土，并有可靠的水源，现场人员必须熟悉灭火器材的使用方法及存放地点，懂得灭火知识，记牢避灾路线。

（5）现场附近必须悬挂测压钻孔参数和施工情况的牌版，包括角度、岩孔深度和煤孔深度等。

（6）搞好施工地点及附近20米范围内的环境卫生，做到无杂物、无积水，水沟、道路畅通。

3、封孔及仪器安装安全措施

（1）施工前，矿方负责找平封孔设备摆放处巷道底板，并将作业场所3米范围内杂物及浮货清理干净，认真检查巷道顶板及围岩支护情况，发现问题要及时处理。

（2）封孔前，必须先检查封孔设备各紧固件和风管接头是否有异常，并进行试运转，正常后方可继续施工。

（3）设备安装必须牢固可靠，施工人员一定要按操作规程要求进行施工。

（4）如现场条件发生变化需改变封孔方法时，须经技术负责人同意。

（5）封孔前，首先要对钻孔进行验收，用压风将钻孔中的煤粉或岩粉吹净，并用高浓度瓦斯便携仪测定钻孔孔口向内200mm附近的瓦斯浓度，钻孔达不到设计要求，不予封孔。

（6）封孔前，必须首先将注浆管、压风管连接好，并根据封孔深度确定水泥用量，按一定比例配制成水泥浆，加入膨胀剂，并连接好注浆泵，方可开压风，并派专人负责压风。

（7）在封孔期间，随时观察设备稳定情况和注浆泵、压力泵的仪表变化情况，发现异常，立即停机处理。

（8）封孔过程中严禁用重物敲击，若确需敲击时，先检查孔口附近瓦斯浓度，瓦斯浓度超限严禁敲击。

（9）测压地点内必须清理干净，并保持退路畅通。

（10）测压管选用直径20mm的铝塑管，末端做成一米长的花管，距花管一米左右用聚氨酯将测压管固定在预定封孔位置，孔口测压管和注浆管也用聚氨酯

固定封严。根据封孔深度确定水泥用量，按一定比例配制成水泥浆，加入膨胀剂，用注浆泵一次连续将水泥浆注入孔内，待反浆管反浆时，关闭阀门结束封孔。封孔结束后，重新测定钻孔附近的瓦斯浓度及钻孔瓦斯自然流量，并做好记录。

封孔结束的第二天（经24小时后），由瓦斯所安排一人到现场重新检查封孔情况，并安装压力表。发现问题及时处理。

封孔结束后2～3天待水泥凝固后，补充氮气至预计的瓦斯压力值，并做到无漏气现象。

（11）封孔安表结束后，必须将仪器固定牢固，防止卸压，仪器脱落，并在测压地点安设揭示警标，严禁其他无关人员接近仪表。

（12）注浆封孔时用毛巾缠绕注浆管，在缠绕时浇聚胺脂然后迅速下入孔内，操作人员必须佩带胶皮手套，以防化学药剂灼伤皮肤。

（13）注浆封孔结束后，必须将用完的化学药剂瓶和未用完的药剂收集并集中携带上井。

（14）补气时，人员严禁正对钻孔站立，必须站在钻孔两侧；补气应一次成功，补气压力应为预计瓦斯压力的1.5倍，补气人员应携带瓦斯便携仪，随时检查作业场所的瓦斯浓度。

（15）氮气瓶必须经有资质的单位检测合格后，方可使用，并进行定期检测；必须到专业部门充气，充气后必须妥善保存氮气瓶，严禁撞击瓶体。

4、仪表拆除安全措施

（1）测压工作结束后，应立即拆除设备、仪器、仪表等。

（2）拆除压力表时应先拧松接头缓慢卸压，卸压后拆掉压力表，拆压力表时人员严禁正对测压管站立。

（3）必须站在钻孔两侧，严禁人员正对钻孔，剪去仪表时，必须缓慢施工，人员站在钻孔两侧，防止孔内水、杂物喷出伤人。

（4）仪器回收后由测压负责人及时清洗、维修，保养、入库备用。

5、钻孔施工安全技术措施

（1）钻孔施工钻具的选择

①钻杆应有良好的密封性能，严禁钻杆接头漏风影响排粉效果。

②凡是使用螺旋钻杆时，要求螺旋钻杆必须为中空，有通风通水功能。

③钻头的选择要根据煤（岩）硬度进行选择。

④钻头要经常检查，如出现合金损坏，脱落，磨损严重应立即更换钻头。

⑤钻头与钻杆尺寸的选择上，钻头直径应大于钻杆直径10mm以上，以利于排粉。

（2）、操作工艺

①钻机操作工必须经过专门培训，了解钻机工作原理，熟悉操作程序。

②钻机固定牢靠，点杆打牢背实，确保钻机运行稳定，防止钻杆折断或发生其它意外。

③采取“缓慢升压，进退结合”的打钻工艺。选择较低的初始钻进压力，缓慢升压直至稳定的钻进速度，保持钻机运行的稳定性。

④为防止钻杆折断、脱扣及其它原因造成钻杆之间产生摩擦火花：①不准使用丝扣损坏的钻杆钻进；②不准钻杆在钻孔内打倒转；③操作工要严格关注压力变化，发现压力突降（钻杆折断），立即停钻。

⑤操作过程中，夹持器必须夹牢钻杆,防止打滑产生火花和钻杆打倒转。

⑥应优先选用水力排粉工艺。必须使用压风排粉时，要通过三通阀门将风、水管路连通，正常打钻时关水开风，发生钻孔高温或燃烧时关风送水。供风压力必须始终保持在0.6MPa以上，保证排粉动力。

⑦打钻过程中，若发生瓦斯喷孔或顶钻等现象时，退出部分钻杆，停止打钻作业，释放瓦斯，在确认瓦斯卸压后，方可恢复打钻。

⑧螺旋钻杆施工钻孔期间严禁排粉距离过长，当钻孔深度大于50m时，必须采用风力与螺旋共同排粉。

⑨采用风力排粉时，凡是出现钻孔排粉不畅、有堵塞钻孔现象时，应停止钻进，严禁钻杆原地旋转，需要原地旋转时，旋转时间应不大于3min，并同时注意监测有无CO出现。

⑩严禁钻机带钻杆原地钻杆空转，严禁钻头与煤（岩）体接触硬磨出现钻头发热的现象。

（3）打钻期间防灭火措施

①严格落实打钻降尘措施。推广使用主动吸尘措施，严禁被动降尘措施，降低煤尘浓度；定期开展洒水降尘和清理钻场内积尘工作。

②钻机施工场所要设瓦斯记录牌，瓦检工必须检查钻场内瓦斯，高瓦斯和低瓦斯矿井每班检查不少于3次;高瓦斯高应力区和煤与瓦斯突出矿井由固定专职瓦

检工随时检查钻场内瓦斯，检查结果填写在钻场瓦斯记录牌上,每班填写3次。钻孔回风侧0.8～1m范围内悬挂甲烷便携仪。钻场或其所在巷道风流瓦斯浓度达到1%，停止打钻作业；瓦斯浓度达到1.5%，切断电源，撤出人员。

以钻孔为圆心，半径0.4m，距煤壁0.2m以内瓦斯浓度不作限制；距煤壁0.2～0.6m以内瓦斯浓度不得超过2%（按局部瓦斯管理）；距煤壁0.6m以外瓦斯浓度不得超过1%。

③钻场必须储存不少于50Kg黄土和至少2台灭火器，以备灭火之用。

④钻机钻尾安装风水三通阀门，每次开机前要试验风水三通阀门的灵活性及供风供水情况，若风压小于0.6MPa或无水源时，严禁开钻。

⑤钻场内不准存放大量油脂用品，必备油脂用品必须保存在专用铁箱内。

⑥任何情况停钻都必须关闭供风阀门，停止向钻杆或钻孔供给压风，防止出现高温或燃烧。

（4）火灾监测与处理

钻孔回风侧2m范围内必须悬挂CO传感器或CO便携仪，连续监测钻孔附近CO浓度。若钻孔内有CO涌出或现场作业人员嗅到焦油气味，或发生钻孔瓦斯喷孔燃烧，必须立即停止打钻，切断钻机电源，进行处理。处理方法为：

①孔口无燃烧时，立即打开供水阀门，关闭供风阀门；

②孔口喷孔燃烧时，必须首先用灭火器将火扑灭，同时关闭供风阀门，打开供水阀门；

③通过观测孔内返水温度和CO浓度，确认孔内燃烧消除后，方可停水，退出钻杆，然后用黄土将钻孔封堵，封孔长度不少于2m。该钻孔按报废处理。

七、具体要求

1、由矿方有关部门技术员现场准确标定钻孔开孔位置，严格按设计参数稳钻施工；

2、施工队要安排有经验人员打钻，钻孔施工至即将见煤时必须立即暂停施工，改用风排粉，向防突部汇报，钻孔施工至设计深度后，由瓦斯所进行封孔测压等参数测定工作；

3、钻孔施工过程中施工队要准确记录煤岩深度，并做好详细记录备查；

4、地测部门要认真分析测试钻孔周边20m范围内岩层裂隙发育情况，确保钻

孔封孔气密性及测压准确性；

5、防突管理部要与瓦斯所及时联系，保证测压工作顺利进行。