煤层瓦斯压力
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煤矿瓦斯压力测定管理规定
瓦斯压力测定管理规定为了准确测定煤层瓦斯压力，为瓦斯基础资料收集提供准确数据，特制定本管理规定。
一、成立瓦斯压力测定领导小组组长：总工程师副组长：防突副矿长通防副总地测副总成员：通风防突科、地测科等相关工程技术人员。
二、各单位责任制1、测压领导小组（1）组织平衡协调测压工作中出现的问题，对测压全过程进行有计划的安排部署。
（2）准确掌握测压工艺，指挥调动和测压工作相关人员，确保测压封孔质量。
2、地测科：准确分析并提供测压地点水文地质资料。
3、通风防突科（1）根据地测科提供的地质资料编制测压设计，如设计的测压钻孔由于特殊原因未能完成测压的，及时提供新的钻孔参数，重新施工钻孔进行测压。
（2）根据后期收集相关数据分析最终压力数据，并报总工程师审批。
4、通风队负责压力表数据观测，并将观测数据制成电子表格报送探防队和通风防突科。
5、钻孔施工单位（1）严格按测压设计施工测压钻孔并负责现场封孔工作。
（2）测压结束后，拆卸压力表并回收测压材料。
三、测压设计管理规定1、通风防突科负责按地测科提供的地质资料和相关图纸编制测压设计，报总工程师批准后下发到相关单位执行。
2、测压设计包括钻孔参数设计，并附有钻孔施工平、剖面图。
四、测压钻孔施工及封孔管理规定1、钻孔施工单位严格按钻孔设计进行施工，施工期间必须有班长以上人员跟班，并保证钻孔施工质量。
2、钻孔施工单位必须掌握钻孔施工进度并建立专门台帐。
3、钻孔施工单位必须对钻孔施工进度进行预计，在钻孔施工结束前至少提前一个小班通知测压小组到现场指导封孔。
4、测压钻孔的封孔由钻孔施工单位负责，钻孔施工前必须在现场按测压设计材料单准备好相关器材。
5、封孔期间测压小组成员现场指导钻孔施工单位进行封孔，钻孔施工单位必须安排有封孔经验的人员进行操作，并安排班长以上人员跟班。
6、测压小组服务指导人员和钻孔施工单位跟班人员必须保证封孔质量。
如果封孔工作当班未能结束，需下班继续进行封孔，上班人员必须向下班人员交代清楚封孔情况。
煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定方法
4.瓦斯压力测定工艺
▪ 胶囊-密封粘液封孔测压法封孔步骤
组装好封孔器并放入预计的封孔深度，在孔口安装好阻 退楔，连接好封孔器与密封粘液罐、压力水罐，装上各 种控制阀，安装好压力表
启动压力水罐开关向胶囊充压力水，待胶囊膨胀封住钻 孔后开启密封粘液罐往钻孔的密封段注入密封粘液，密 封粘液的压力应略高于煤层预计的瓦斯压力
煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定方法
.2.15
主要内容
1.概述
▪ MT/T 638-1996 在观测中发现瓦斯压力值变化较大应增加观测次数 煤矿井下煤层瓦斯压力的 直接测定方法 被动测压法时，则视煤层的瓦斯压力及透气性大小的不同，需30天以上
在观测中发现瓦斯压力值变化较大应增加观测次数 测定邻近煤层的瓦斯压力或煤层群分层测压应采用注浆封孔测压法
不收缩水泥的使用量， 在观测中发现瓦斯压力值变化较大应增加观测次数 按一定比例配好封孔水 胶囊-密封粘液封孔测定本煤层瓦斯压力的封孔深度应不小于10m 本 测煤定层邻测 近压 煤孔 层封 的泥泥孔 瓦应 斯浆 浆保 压证力， 泵其 或测 煤用 一压 层室 群压 次长 分不 层气 连小 测注 续于 压应1.浆 将采用器封注浆或孔封孔测压法
选择瓦斯压力测定地点应保证有足够的封孔深 度
瓦斯压力测定地点宜选择在进风系统，行人少 且便于安设保护栅栏的地方
4.瓦斯压力测定工艺
▪ 测定方法的选择
测压处岩石坚硬、少裂隙，可采用黄泥水泥封孔测 压法
在松软岩层及煤巷中测定煤层的瓦斯压力时：
钻孔长度≤15m时采用胶囊-密封粘液封孔测压法 钻孔长度>15m时应采用注浆封孔测压法
黄泥水泥封孔测压法的封孔深度应不小于5m 胶囊-密封粘液封孔测定本煤层瓦斯压力的封孔深度应
煤层瓦斯基本参数测定与计算
煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算
3、煤层瓦斯含量测定与计算
3）煤层瓦斯含量测定： （2）井下解吸法
■现行原则 《煤层瓦斯含量井下直接测定措施》（GB/T23250-2023）
■ 技术原理 和地勘时期瓦斯含量测定措施原理一样，采用解吸法。在 井下
测定瓦斯解吸量和解吸速度，计算损失量，在地面继续测定解吸 量和粉碎后瓦斯解吸量，测定或计算常压可解吸量（近视于残余 量）。四者之和就是煤层瓦斯含量。
边界煤层瓦斯压力一般为0.25~0.3MPa， ②煤层瓦斯压力随深度而增长。根据北票、南桐、天
府、鸡西等矿井统计，每100m垂深，瓦斯压力约 增长0.06~0.16MPa。 ③煤层连续稳定同一深度旳瓦斯压力基本相同。如中 梁山煤矿K1煤层在垂深378m水平沿走向128m范 围内，实测瓦斯压力均在2.8MPa左右。 ④地质构造带煤层瓦斯压力可能异常。
煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算
4、煤层透气性系数测
定与计算
P2
★煤层透气性系数是衡量煤层 透气性大小旳指标。 ★物理意义是在1m3煤体旳两 侧，压力平方差为1MPa2时， 经过1m长度旳煤体，在1m2煤 面积上每天流过旳瓦斯量。 ★煤层透气性系数在不同地点 相差很大。在集中应力带，煤 层透气性可降低二分之一或更 多；而在卸压带，则可增长几 十倍到几万倍。
0.2
1.1
482
2.96
12
520
3.63
0.6
780
4.9
煤层瓦斯抽采基本参数测定与计算
2．瓦斯压力测定与计算
2）瓦斯压力旳测定
煤层瓦斯压力测定措施有直接测定法和间接测定法2类。
直接测定法分为打钻、封孔、测压3个环节。其关键旳是严
密封闭钻孔，微量旳漏气将造成测得瓦斯压力值大大不大于 真实旳瓦斯压力值。 • 老式旳测定措施是在岩石巷道中向煤层打钻孔，然后用不同 材料封堵孔口，最终安设测压表测压。近年中国研制了新封 孔材料和措施，很好地处理了煤层中旳钻孔封孔不严旳难题， 因而目前也可在煤层中打钻测压。 • 封孔旳措施有人工填料封孔、机械压入填料封孔、胶圈封孔、 胶囊密封液封孔和三相泡沫密封煤层钻孔等。只要封孔严密， 直接测定法能测出精确旳瓦斯压力值，应用普遍。
煤层瓦斯压力分布规律及预测方法
第202058卷年
第 12
4期 月
采矿与安全工程学报
urnal of Mining & Safety Engineering
文章编号 :167323363 (2008) 0420481205
Vol. 25 No . 4 Dec. 2008
煤层瓦斯压力分布规律及预测方法
田靖安1 , 王 亮2 , 程远平2 , 马贤钦2 , 李 伟2 , 沈镇波2
基于以上对瓦斯压力与煤与瓦斯突出关系的 认识 ,国内外学者以及我国大部分规范[427] 都将瓦 斯压力作为判断煤层突出危险性的十分重要的指 标 ,特别是 2006 年 12 月出台的《煤矿瓦斯抽采基 本指标》( AQ102622006) [7] ,明确指出 :“突出煤层 工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯 含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将煤层 瓦斯压力降低到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以 下. 若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或 压力 ,则必须将煤层瓦斯含量降到 8 m3 / t 以下 ,或 将煤层瓦斯压力降到 0. 74 M Pa (表压) 以下”“; 低 瓦斯矿井新水平 、新水平应测定煤层原始瓦斯含量 和压力 ,高瓦斯 、煤与瓦斯突出矿井每个采区每增 加 50 m 应测定煤层原始瓦斯含量与压力. ”
3 煤层瓦斯压力理论计算方法
根据国内外对煤层瓦斯大量的观测结果显示 , 赋存在煤层中的瓦斯表现垂向分带特征 ,一般可以 分为瓦斯风化带与甲烷带[2] . 其中风化带内瓦斯含 量与瓦斯压力较小 ,风化带下部边界条件中瓦斯压 力为 P = 0. 15～0. 2 M Pa ; 在甲烷带内 , 煤层的瓦 斯压力随深度增加而增加 ,瓦斯压力梯度随地质条 件而异 ,在地质条件相近的地质块段 , 相同深度的 同一煤层具有大体相同的瓦斯压力 ,多数煤层瓦斯
第 12
4期 月
采矿与安全工程学报
urnal of Mining & Safety Engineering
文章编号 :167323363 (2008) 0420481205
Vol. 25 No . 4 Dec. 2008
煤层瓦斯压力分布规律及预测方法
田靖安1 , 王 亮2 , 程远平2 , 马贤钦2 , 李 伟2 , 沈镇波2
基于以上对瓦斯压力与煤与瓦斯突出关系的 认识 ,国内外学者以及我国大部分规范[427] 都将瓦 斯压力作为判断煤层突出危险性的十分重要的指 标 ,特别是 2006 年 12 月出台的《煤矿瓦斯抽采基 本指标》( AQ102622006) [7] ,明确指出 :“突出煤层 工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯 含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将煤层 瓦斯压力降低到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以 下. 若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或 压力 ,则必须将煤层瓦斯含量降到 8 m3 / t 以下 ,或 将煤层瓦斯压力降到 0. 74 M Pa (表压) 以下”“; 低 瓦斯矿井新水平 、新水平应测定煤层原始瓦斯含量 和压力 ,高瓦斯 、煤与瓦斯突出矿井每个采区每增 加 50 m 应测定煤层原始瓦斯含量与压力. ”
3 煤层瓦斯压力理论计算方法
根据国内外对煤层瓦斯大量的观测结果显示 , 赋存在煤层中的瓦斯表现垂向分带特征 ,一般可以 分为瓦斯风化带与甲烷带[2] . 其中风化带内瓦斯含 量与瓦斯压力较小 ,风化带下部边界条件中瓦斯压 力为 P = 0. 15～0. 2 M Pa ; 在甲烷带内 , 煤层的瓦 斯压力随深度增加而增加 ,瓦斯压力梯度随地质条 件而异 ,在地质条件相近的地质块段 , 相同深度的 同一煤层具有大体相同的瓦斯压力 ,多数煤层瓦斯
煤层瓦斯基本参数测定方案
煤层瓦斯基本参数测定方案二零一三年八月目录1 煤层瓦斯压力测定 (1)1。
1 测压操作步骤 (2)1.2 瓦斯压力测定结果 (3)2 煤层瓦斯含量测定 (3)2.1 测定方法及过程 (4)2。
2 煤层瓦斯含量测定结果 (5)3 煤层透气性系数测定 (7)3。
1 测定原理 (7)3。
2 测定方法 (8)3。
3煤层透气性系数计算结果 (9)4 钻孔瓦斯流量衰减系数的测定 (9)4.1 测定原理 (10)4.2 测定方法 (10)5 煤的破坏类型测定 (12)6 煤的坚固性系数测定 (12)6.1 仪器设备 (12)6。
2 煤样制取 (12)6。
3 测定步骤 (13)6。
4 数据计算 (13)7 瓦斯放散初速度测定 (14)7.1 仪器设备 (14)7.2 煤样制取 (14)7。
3 测定步骤 (14)7。
4 数据计算 (15)8 煤层瓦斯吸附常数测定 (15)8。
1 煤样制取 (16)8.2 测定步骤 (16)8.3 试验结果输出 (18)9 煤层瓦斯钻屑指标测定 (19)9。
1 钻屑量测定 (19)9.2 钻屑瓦斯解吸指标测定 (19)煤层瓦斯基本参数的测定主要包括煤层瓦斯压力、含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、煤的破坏类型、坚固性系数、放散初速度、瓦斯吸附常数、煤层瓦斯钻屑指标、钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯抽采参数的测定。
煤层瓦斯基本参数的测定，可以为矿井瓦斯防治和瓦斯抽采提供基础参数支持，同时可以指导瓦斯管理，采取有效的瓦斯治理安全技术措施，合理使用煤矿瓦斯治理的资源，减少瓦斯管理及治理费用的浪费，确保煤矿的安全生产。
1 煤层瓦斯压力测定煤层瓦斯压力测定的钻孔布置在岩石巷道内，均为穿层钻孔，封孔方式和测压方法严格执行《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》（AQ/T 1047—2007）的有关规定.采用注浆封孔测压法，封孔材料为水泥浆加速凝剂、膨胀剂等，利用压风将密封罐内的水泥浆注入钻孔内，测压方式为被动测压法，即钻孔封孔完成后,等待被测煤层瓦斯的自然渗透达到瓦斯压力平衡后，测定煤层瓦斯压力.首先在距被测煤层一定距离的岩巷内打孔，孔径一般取直径φ75mm以上，钻孔最好垂直煤层布置,成孔后在孔内安设测压管，然后对钻孔进行封孔(〉10m）；封孔后，安设压力表开始测压。
瓦斯相关名词解释
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瓦斯相关名词解释
式中：q——在给定温度下，瓦斯压力为p时，单位质量煤体的表面吸附的瓦斯体积， m3 /t或mL/g； p——吸附平衡是的瓦斯压力MPa； a，b——吸附常数。a为在给定温度的饱和吸附瓦斯量或最大极限吸附量，即 a=qmax，m3 /t或mL/g，据实际测定，一般为14～55 m3 /t。b为朗缪尔常数， MPa-1，一般为0.5～5.0 MPa-1，1/b是当q/ qmax=1/2时的压力。 吸附常数的值取决于煤体内碳、水分和灰分的含量以及吸附气体的种类和温度。
44
瓦斯相关名词解释
五、煤层透气性 煤是一种多孔介质，在一定压力梯度下，气体和液体可以在煤体内流动。煤 层通气性反映了煤层中流体的流动能力。透气性越大，瓦斯在煤层中流动越 容易。煤层的透气性是很低的，瓦斯在煤层中的流速也很小，每天仅几厘米 到几米。
55
瓦斯相关名词解释
六、瓦斯吸附常数a、b 成煤过程中生成的瓦斯以游离和吸附这两种不同的状态存在于煤体中，通常称 为游离瓦斯和吸附瓦斯。 吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上（吸着瓦斯）和煤的微粒结构内部 （吸收瓦斯）。描述吸附等温线最常用的数学关系式，是朗格缪尔于1916年导 出的单分子层吸附方程，即：
瓦斯相关名词解释
一、煤层瓦斯含量 是指单位质量或体积的煤层中在一定温度和压力条件下所含有的瓦斯量， 及游离瓦斯和吸附瓦斯的总和，以m3 /m3（煤）或m3 /t（煤）表示。煤 层瓦斯含量是计算瓦斯储存量与瓦斯涌出量的基础，也是预测煤与瓦斯突 出危险性的重要参数之一。
1
瓦斯相关名词解释
二、钻孔瓦斯流量衰减系数 是钻孔瓦斯流量随时间延续呈衰减变化关系的系数，是表征钻孔自然瓦 斯涌出特征的重要参数，是评价预抽煤层瓦斯难易的重要指标之一。
瓦斯相关名词解释
式中：q——在给定温度下，瓦斯压力为p时，单位质量煤体的表面吸附的瓦斯体积， m3 /t或mL/g； p——吸附平衡是的瓦斯压力MPa； a，b——吸附常数。a为在给定温度的饱和吸附瓦斯量或最大极限吸附量，即 a=qmax，m3 /t或mL/g，据实际测定，一般为14～55 m3 /t。b为朗缪尔常数， MPa-1，一般为0.5～5.0 MPa-1，1/b是当q/ qmax=1/2时的压力。 吸附常数的值取决于煤体内碳、水分和灰分的含量以及吸附气体的种类和温度。
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瓦斯相关名词解释
五、煤层透气性 煤是一种多孔介质，在一定压力梯度下，气体和液体可以在煤体内流动。煤 层通气性反映了煤层中流体的流动能力。透气性越大，瓦斯在煤层中流动越 容易。煤层的透气性是很低的，瓦斯在煤层中的流速也很小，每天仅几厘米 到几米。
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瓦斯相关名词解释
六、瓦斯吸附常数a、b 成煤过程中生成的瓦斯以游离和吸附这两种不同的状态存在于煤体中，通常称 为游离瓦斯和吸附瓦斯。 吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上（吸着瓦斯）和煤的微粒结构内部 （吸收瓦斯）。描述吸附等温线最常用的数学关系式，是朗格缪尔于1916年导 出的单分子层吸附方程，即：
瓦斯相关名词解释
一、煤层瓦斯含量 是指单位质量或体积的煤层中在一定温度和压力条件下所含有的瓦斯量， 及游离瓦斯和吸附瓦斯的总和，以m3 /m3（煤）或m3 /t（煤）表示。煤 层瓦斯含量是计算瓦斯储存量与瓦斯涌出量的基础，也是预测煤与瓦斯突 出危险性的重要参数之一。
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瓦斯相关名词解释
二、钻孔瓦斯流量衰减系数 是钻孔瓦斯流量随时间延续呈衰减变化关系的系数，是表征钻孔自然瓦 斯涌出特征的重要参数，是评价预抽煤层瓦斯难易的重要指标之一。
瓦斯参数的测定方法
abP (1 − W − A) d 1 + bP
Wm = k p +
abP (1 − W − A) d 1 + bP
式中，Wm——每 1m3 煤的总瓦斯含量，m3/m3； kp——煤的孔隙率， %， 煤的孔隙率是指单位体积煤中所含有的孔隙体积， 一般在 8～ 12%左右。 图 4-6 反映了吸附瓦斯量和游离瓦斯量以及总瓦斯量的关系。从图中可以看出，在瓦斯 压力比较低时，吸附瓦斯量占绝大部分，随着瓦斯压力的增加，吸附瓦斯量渐趋饱和，而游 离瓦斯量所占的比例则逐渐提高。因此，在深部地层中，煤层和岩层中所含的游离瓦斯量往 往可以达到相当大的数值。 如果将每 m3 煤的瓦斯含量变为每 1t 煤的瓦斯含量，则
将上述测定结果，按要求填写表格，提出最终实验报告。 结果评定： 1） 合格样品： 钻孔煤心采取率大于 75%， 提钻过程中因故障停顿时间不超过 10～15min； 煤样在空气中暴露时间不超过 10～15min；密封罐不漏气；瓦斯解析测定中量管不漏气；含 量气路无堵塞；脱气时没有瓦斯损失；煤样灰分含量不超过 40%；记录完整齐全。 2）参考样品：凡有一项不符合上述要求的样品，划为参考样品。
1 2 3 4 5 6 7 8
瓦斯
图 4-5
胶圈—压力粘液封孔系统
1—外管；2—胶圈；3—内 管；4—导液管； 5—支撑外管；6—压力 粘液；7—胶圈；8—内挡盘
这种方法在井下操作时，使用胶圈——压力粘液瓦斯压力测定仪。首先，在预定测压地 点的岩巷中向煤层打钻，钻孔见煤后立即停钻。将测压仪活节内、外管依次连接好，封孔深 度和封孔段长度按测压点的地质条件确定。打钻结束后，冲洗钻孔，排除封孔段的钻屑，将 测压仪送入钻孔。转动加压把手，使胶圈膨胀，严密封闭钻孔，然后用高压二氧化碳驱动粘 液进入钻孔封孔段， 即完成封孔任务。 再通过注气入口向钻孔注入补偿气体。 在测定过程中， 当粘液压力不足时，可再向粘液罐加压。 这种测压方法在原理上突破了国内外原有测压方法的设计思想， 井下操作比较简便， 可 以大大缩短测定瓦斯压力的时间，这对现场生产和安全都有现实意义。
矿井瓦斯基础理论及瓦斯压力测定
03
瓦斯压力测定方法
直接测定法
定义
直接测定法是通过在煤层或岩层中钻孔，安 装压力表直接测量瓦斯压力的方法。
适用范围
适用于各种类型的矿井和煤层条件，特别是 不稳定的煤层和岩层。
优点
直接测定法能够获得较为准确的瓦斯压力数 据，不受其他因素的影响。
缺点
需要耗费较长的时间和人力物力，且有一定 的安全风险。
02
煤与瓦斯突出
瓦斯压力的异常变化可能引发煤 与瓦斯突出，造成人员伤亡和财 产损失。
03
矿井通风与瓦斯涌 出
瓦斯压力影响矿井通风和瓦斯涌 出量，进而影响矿井安全生产的 组织与管理。
瓦斯压力的监测与控制
监测方法
采用传感器、仪表等设备监测矿井中各区域的瓦斯压力，及时掌握瓦斯压力变化情况。
控制措施
通过采取抽放瓦斯、降低煤层瓦斯含量等措施，降低矿井瓦斯压力，预防瓦斯事故的发 生。
间接测定法
定义
间接测定法是通过测量煤层或岩层的相 关物理参数，如地层温度、地层压力等
，推算瓦斯压力的方法。
优点
间接测定法操作简便，能够快速获得 瓦斯压力数据。
适用范围
间接测定法适用于地层条件较为稳定 、有明显的地层压力梯度的矿井。
缺点
由于受到多种因素的影响，推算结果 可能存在误差。
钻孔瓦斯压力测定
瓦斯的性质
瓦斯具有无色、无味、无毒、无刺激 性的特点，但其浓度过高时容易引发 窒息或燃烧爆炸等危险。
瓦斯的生成与赋存
瓦斯的生成
瓦斯主要由煤在成煤过程中生成，其生成量与煤的变质程度、煤层埋藏深度和含气量等因素有关。
瓦斯的赋存
瓦斯通常以吸附和游离状态赋存在煤层中，其赋存状态和分布受到煤层压力、温度和孔隙率等因素的 影响。
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煤层瓦斯压力
• • • • 煤层瓦斯压力的基本概念 煤层瓦斯压力的分布规律 煤层瓦斯压力的测定方法 煤层瓦斯压力的预测方法
煤层瓦斯压力的基本概念
• 煤层瓦斯压力是指煤层孔隙内游离瓦斯气体分子自由热运 动所产生的作用于孔隙壁的压力。 根据煤层是否受采动、瓦斯抽采及人为卸压等因素的 影响，将煤层瓦斯压力分为原始瓦斯压力和残余瓦斯两类。 煤层瓦斯压力这个概念对煤矿安全生产的指导意义？ 煤层瓦斯压力是评价煤层突出危险性与决定煤层瓦斯 含量的一个重要指标，并在煤层突出危险性指标重要性排 序中位居前列。同时，煤层瓦斯压力还是决定瓦斯流动动 力以及瓦斯动力现象的潜能大小的基本参数，在研究与评 价瓦斯储量、瓦斯涌出、瓦斯流动、瓦斯抽采与瓦斯突出 问题中具有指导意义。
胶圈封孔器法
• 胶圈封孔是一种简便的封孔方法，它适用与岩柱完整致密 的条件。图为胶圈封孔器结构示意图。 • 封孔器由内外套管、挡圈、胶圈和压力表组成。内套管即 为测压管。封直径为50mm的钻孔时，胶圈外径为49mm， 内径为21密码，每节胶圈长度为78mm。测压管前端焊有 环形固定挡圈，当拧紧压紧螺帽时，外套管向前移动压缩 胶圈，使胶圈径向膨胀，即达到封孔目的。为
煤层瓦斯压力的分布规律
煤层瓦斯运移的总趋势是瓦斯由地层深部向地表逸散，这一规律 决定了煤层瓦斯压力和含量随深度增加而增大，如图所示为我国各主 要矿区实测煤层瓦斯压力随深度的变化规律。 由于赋存在煤中的瓦斯表现出垂向分带特征，可以分为瓦斯风化 带和甲烷带。在瓦斯风化带内，瓦斯含量与瓦斯压力较小，风化带下 部边界条件中瓦斯压力为p=0.15~0.2MPa；在甲烷带内，煤层的瓦斯 压力随深度增加而增加。 在地质条件相近的地质块段，相同深度的同一煤层具有大体相同 的瓦斯压力，多数煤层瓦斯压力随埋深呈线性增加；在某些地质条件 局部变化区域（覆盖岩层性质变化、岩浆岩侵蚀、开放式的大断层）， 煤层瓦斯压力将会偏离线性规律。
• 尽管在封孔测压技术方面我国进行了许多试验研 究，但实践表明，迄今还不能保证每次测压都能 成功。这除与封孔测压工艺条件（孔未清洗净， 填料未填紧密，水泥凝固产生收缩裂隙，接头漏 气等）有关外，主要取决于测压地点岩体（或煤 体）的破裂状况。当岩体本身完整性破坏时，煤 层中瓦斯会经破坏岩柱产生流动，这时测到的瓦 斯压力实际上是瓦斯流经岩柱的流动阻力。为了 测到煤层的原始瓦斯压力，应尽可能选择在致密 岩石地点测压，并适当增大封孔长度。
煤层瓦斯压力的测定方法
煤层瓦斯压力的测定方法现行标准是AQ/T 1047— 2007《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》，该标准 中规定了煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力的测定方法、工 艺、设备、材料、封孔等具体要求。 测定方法的分类 井下直接测定方法 测压地点的选择
测定方法的分类
煤层瓦斯压力测定原理
安全线图解法
• • • 淮北矿业集团桃园煤矿同一地质单元的82煤层实测瓦斯压力数据如图2-25所示。 采用一元线性回归与多项式回归方法时，深部瓦斯压力预测值较小，根据该数值做出的瓦斯治理对策与工程无法保 证采掘工作面的安全，并且该方法得出的桃园矿82煤层的风化带下限标高在-420m左右，深于该矿突出危险区划中 的风化带标高（-310m）近100m以上。 而采用安全线法进行瓦斯压力预测时，能够保证全部的真实瓦斯压力均在安全线以下，并且该方法得出的桃园矿82 煤层的风化带下限标高在-306m左右，与风化带下限标高基本一致。瓦斯压力梯度为0.01082MPa/m，符合深部原 始煤体瓦斯压力变化情况，此后在后续的生产实践中继续测定的瓦斯压力均在安全线附近，验证了该方法的安全线 与合理性。
煤层瓦斯压力的测定原理是煤层中瓦斯的自然渗透原理。采用现有的方法通过打 钻封孔后在煤层内形成测压室，上压力表后，测压室周围无限大空间煤体内的瓦斯不 断向测压室运移，最终平衡，达到煤层的真实瓦斯压力。原理如图所示。
周围煤体内瓦斯运移
打钻
封孔
形成测压室
上压力表 平衡
测定煤层瓦斯压力
按测压方式分类
按测压时是否向测压钻孔内注入补偿气 体，可以分为主动测压法和被动测压法。 主动测压法 被动测压法
胶圈—压力黏液封孔器法
• 胶圈—压力黏液封孔器的主要技术参数如 下： 钻孔直径：62mm； 封孔深度：11~20m； 封孔黏液段长度：3.6~5.4m； 封孔器质量（长15m）：120kg。
胶囊—压力黏液封孔器法
• 在胶圈—压力黏液封孔器装置基础上，中国矿业 大学又研制成功了胶囊—压力黏液封孔器。其封 孔原理类似于胶圈黏液封孔器，所不同的是胶囊 代替了胶圈，由于胶囊的弹性大，与孔壁可全面 紧密接触，密封黏液的性能优于胶圈，不仅用于 封岩石钻孔，而且也能封较硬煤层中的煤孔。该 封孔器可以回收复用。复用下井前，一定要在地 面进行耐压、检漏试验，只有整个系统没有任何 漏气、漏液现象才算合格，方可下井使用。地面 上的严格检查是确保井下正常使用的前提，每一 次下井使用前，都必须在井上检查合格才行。
煤层瓦斯压力的预测方法
• 预测的必要性 矿井向深部水平延深之前，需要对深部采区、工 作面瓦斯赋存情况进行分析，特别是对煤层瓦斯 压力与瓦斯含量进行预测，根据预测结果，制定 防治煤与瓦斯突出对策及进行工程量估算。采用 间接法测定煤层瓦斯含量时，也需要对煤层瓦斯 压力随埋深的变化进行预测，因此现场瓦斯压力 预测方法的选取及其合理性显得十分重要。
较少
胶囊—压力黏液
较广
黄泥、黏土封孔法
采用该法时，在打完钻孔后，先用水清 洗钻孔放入带有压力表接头的紫铜管（管 径约为6~8mm，长度不小于6m）。填料法 封孔结构示意图如图所示。
黄泥/黏土封孔法
为了防止测压管堵塞，在测压管前端焊接一段直径大 于测压管的筛管。 为了防止填料堵塞筛管，在测压管前端后部焊一挡料 圆盘。 充填材料一般用黄泥或黏土。填料可用人力送入钻孔。 封孔时将圆环形木楔套入测压管中滑入钻孔中，到达 托盘处停止，再送入三块黄泥。其后再送一块木楔，然后 将铁耙也套入测压管，顺测压管下放入钻孔中。使用铁耙 将下放的黄泥砸实，提出铁耙。接下来再送入三块黄泥和 一块木楔，再用铁耙捣实，依次类推连续进行，直到钻孔 外端只剩0.3m时停止，钻孔外端需用水泥砂浆固结。
安全线图解法
• 该方法对生产过程中测定的大量瓦斯压力值进行统计分析， 排除由于承压水等因素导致的数值较大的异常测点，然后 选取其中两个真实的标志点进行线性连接，做出安全线， 使除异常点外的其余部分测点均在该直线以下（如图所 示）。
安全线图解法
• 标志点需要结合风化带下限临界值确定，当选择两个标志点做出的曲 线通过该临界点（或在附近）时，标志点选择正确；否则需要重新确 定标志点。 • 在无法找到两个标志点时，充分考虑风化带下限临界值点，选择一个 标志点，取静水压力梯度（0.01MPa/m）作为瓦斯压力梯度做出安全 线，并应满足除异常点以外的其余部分测点均在该直线以下。 • 值得注意的是，由于测压环境及封孔质量影响，导致深部水平部分测 定的压力值较低，不符合深部瓦斯压力变化基本规律，不能作为标志 点予以采用。 • 根据安全线法做出的曲线推测煤层瓦斯压力能够尽量避免煤层实测瓦 斯压力偏小的情况，给矿井瓦斯治理方案的制定提供有利依据，同时 当深部出现高于安全线法推测值时，如经判断确定为真实瓦斯压力时， 需要重新确定标志点，对安全线进行修订。
注浆封孔测压法
注浆封孔测压法是目前应用最广泛的一种封孔方法，适应于井下各种情况下的封孔。 注浆泵一般采用柱塞注浆泵，封孔材料一般采用膨胀不收缩水泥浆（一般由膨胀剂、 水泥和水按一定比列制成），测压管一般采用铜管、高压软管或无缝钢管。 通过辅助管将安装有夹持器的测压管安装至预定的测压深度，在孔口用木楔和快干 水泥封住，并安装好注浆管，根据封孔深度确定膨胀不收缩水泥的使用量，按照一定 比例（参考值：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，并在注浆24h后，在孔口安装三通及压力表。 孔口可装置充气设备，通过主动注气，补偿瓦斯的损失量，缩短平衡时间。如图所示。
水泥砂浆
适用性强，成本低，操作 简单。封孔深度长，风孔 密封性好 设备简单、重量轻、易操 作、封孔器可回收重复使 用 对松软、裂隙发育的岩层 密封较好；整套装置轻便， 安装快捷；测压时间较短； 测压效果较好 测压时间短，装置可重复 使用，是在煤巷测量瓦斯 压力的最好技术
最广
胶圈封孔器
较少
胶圈—压力黏液
主动测压法
在钻孔预设装置和仪表并完成封孔后，通过 预设装置向钻孔揭露煤层处或测压气室充入一定 压力的气体，从而缩短瓦斯压力平衡所需时间， 进而缩短测压时间的一种测压方法。 补充气体用于补偿钻孔密封前通过钻孔释放 的瓦斯，缩短瓦斯压力平衡时间。可选用氮气、 二氧化碳或其他惰性气体。 补充气量取决于打钻过程中（封孔前）损失 的气量，如二氧化碳的吸附能力较强，其需要补 充的气体量相对氮气要大。此外，还要考虑补充 气体的吸附平衡时间。
为什么对瓦斯压力的预测不应采用 回归方法？
对于矿井生产过程中的瓦斯压力实测数据， 由于测试钻孔的岩性条件、封孔效果、煤层瓦斯 赋存的不均匀性，煤层瓦斯压力测试结果本身无 法全部保证为真实数值，大多数情况下均有误差， 数据化的离散化程度较高，无法满足回归的要求， 采用回归方法将会使许多深部标高对应的预测压 力小于真实测定的瓦斯压力，此时若采用该预测 数据进行指导采取措施消突与校验，理论上达到 了消突指标，可是实际上仍有突出危险。因此对 于煤矿这种危险程度大、要求安全可靠性强的企 业，生产过程中对瓦斯压力的预测不应采用回归 方法。
封孔测压法 主要优点 主要缺点 应用情况 黄泥/黏土 设备少，不需要特殊装置， 成本低 人工封孔费时费力，封孔 长度短；只适合于钻孔开 口在岩巷的测压场所，且 要求岩层坚硬少裂隙；封 孔效果难以保证 地质条件复杂时难以完全 封堵裂隙；需扣除钻孔静 水压力对读数的影响 封孔长度短，封孔段若存 在裂隙则漏气，只适用于 比较细密、坚硬的岩石钻 孔 整套装置价格比较昂贵， 岩层压力较大时很难回收 再利用 整套装置成本较高，操作 比较烦琐，煤层松软时， 封孔仪器回收较困难 很少
• • • • 煤层瓦斯压力的基本概念 煤层瓦斯压力的分布规律 煤层瓦斯压力的测定方法 煤层瓦斯压力的预测方法
煤层瓦斯压力的基本概念
• 煤层瓦斯压力是指煤层孔隙内游离瓦斯气体分子自由热运 动所产生的作用于孔隙壁的压力。 根据煤层是否受采动、瓦斯抽采及人为卸压等因素的 影响，将煤层瓦斯压力分为原始瓦斯压力和残余瓦斯两类。 煤层瓦斯压力这个概念对煤矿安全生产的指导意义？ 煤层瓦斯压力是评价煤层突出危险性与决定煤层瓦斯 含量的一个重要指标，并在煤层突出危险性指标重要性排 序中位居前列。同时，煤层瓦斯压力还是决定瓦斯流动动 力以及瓦斯动力现象的潜能大小的基本参数，在研究与评 价瓦斯储量、瓦斯涌出、瓦斯流动、瓦斯抽采与瓦斯突出 问题中具有指导意义。
胶圈封孔器法
• 胶圈封孔是一种简便的封孔方法，它适用与岩柱完整致密 的条件。图为胶圈封孔器结构示意图。 • 封孔器由内外套管、挡圈、胶圈和压力表组成。内套管即 为测压管。封直径为50mm的钻孔时，胶圈外径为49mm， 内径为21密码，每节胶圈长度为78mm。测压管前端焊有 环形固定挡圈，当拧紧压紧螺帽时，外套管向前移动压缩 胶圈，使胶圈径向膨胀，即达到封孔目的。为
煤层瓦斯压力的分布规律
煤层瓦斯运移的总趋势是瓦斯由地层深部向地表逸散，这一规律 决定了煤层瓦斯压力和含量随深度增加而增大，如图所示为我国各主 要矿区实测煤层瓦斯压力随深度的变化规律。 由于赋存在煤中的瓦斯表现出垂向分带特征，可以分为瓦斯风化 带和甲烷带。在瓦斯风化带内，瓦斯含量与瓦斯压力较小，风化带下 部边界条件中瓦斯压力为p=0.15~0.2MPa；在甲烷带内，煤层的瓦斯 压力随深度增加而增加。 在地质条件相近的地质块段，相同深度的同一煤层具有大体相同 的瓦斯压力，多数煤层瓦斯压力随埋深呈线性增加；在某些地质条件 局部变化区域（覆盖岩层性质变化、岩浆岩侵蚀、开放式的大断层）， 煤层瓦斯压力将会偏离线性规律。
• 尽管在封孔测压技术方面我国进行了许多试验研 究，但实践表明，迄今还不能保证每次测压都能 成功。这除与封孔测压工艺条件（孔未清洗净， 填料未填紧密，水泥凝固产生收缩裂隙，接头漏 气等）有关外，主要取决于测压地点岩体（或煤 体）的破裂状况。当岩体本身完整性破坏时，煤 层中瓦斯会经破坏岩柱产生流动，这时测到的瓦 斯压力实际上是瓦斯流经岩柱的流动阻力。为了 测到煤层的原始瓦斯压力，应尽可能选择在致密 岩石地点测压，并适当增大封孔长度。
煤层瓦斯压力的测定方法
煤层瓦斯压力的测定方法现行标准是AQ/T 1047— 2007《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》，该标准 中规定了煤矿井下直接测定煤层瓦斯压力的测定方法、工 艺、设备、材料、封孔等具体要求。 测定方法的分类 井下直接测定方法 测压地点的选择
测定方法的分类
煤层瓦斯压力测定原理
安全线图解法
• • • 淮北矿业集团桃园煤矿同一地质单元的82煤层实测瓦斯压力数据如图2-25所示。 采用一元线性回归与多项式回归方法时，深部瓦斯压力预测值较小，根据该数值做出的瓦斯治理对策与工程无法保 证采掘工作面的安全，并且该方法得出的桃园矿82煤层的风化带下限标高在-420m左右，深于该矿突出危险区划中 的风化带标高（-310m）近100m以上。 而采用安全线法进行瓦斯压力预测时，能够保证全部的真实瓦斯压力均在安全线以下，并且该方法得出的桃园矿82 煤层的风化带下限标高在-306m左右，与风化带下限标高基本一致。瓦斯压力梯度为0.01082MPa/m，符合深部原 始煤体瓦斯压力变化情况，此后在后续的生产实践中继续测定的瓦斯压力均在安全线附近，验证了该方法的安全线 与合理性。
煤层瓦斯压力的测定原理是煤层中瓦斯的自然渗透原理。采用现有的方法通过打 钻封孔后在煤层内形成测压室，上压力表后，测压室周围无限大空间煤体内的瓦斯不 断向测压室运移，最终平衡，达到煤层的真实瓦斯压力。原理如图所示。
周围煤体内瓦斯运移
打钻
封孔
形成测压室
上压力表 平衡
测定煤层瓦斯压力
按测压方式分类
按测压时是否向测压钻孔内注入补偿气 体，可以分为主动测压法和被动测压法。 主动测压法 被动测压法
胶圈—压力黏液封孔器法
• 胶圈—压力黏液封孔器的主要技术参数如 下： 钻孔直径：62mm； 封孔深度：11~20m； 封孔黏液段长度：3.6~5.4m； 封孔器质量（长15m）：120kg。
胶囊—压力黏液封孔器法
• 在胶圈—压力黏液封孔器装置基础上，中国矿业 大学又研制成功了胶囊—压力黏液封孔器。其封 孔原理类似于胶圈黏液封孔器，所不同的是胶囊 代替了胶圈，由于胶囊的弹性大，与孔壁可全面 紧密接触，密封黏液的性能优于胶圈，不仅用于 封岩石钻孔，而且也能封较硬煤层中的煤孔。该 封孔器可以回收复用。复用下井前，一定要在地 面进行耐压、检漏试验，只有整个系统没有任何 漏气、漏液现象才算合格，方可下井使用。地面 上的严格检查是确保井下正常使用的前提，每一 次下井使用前，都必须在井上检查合格才行。
煤层瓦斯压力的预测方法
• 预测的必要性 矿井向深部水平延深之前，需要对深部采区、工 作面瓦斯赋存情况进行分析，特别是对煤层瓦斯 压力与瓦斯含量进行预测，根据预测结果，制定 防治煤与瓦斯突出对策及进行工程量估算。采用 间接法测定煤层瓦斯含量时，也需要对煤层瓦斯 压力随埋深的变化进行预测，因此现场瓦斯压力 预测方法的选取及其合理性显得十分重要。
较少
胶囊—压力黏液
较广
黄泥、黏土封孔法
采用该法时，在打完钻孔后，先用水清 洗钻孔放入带有压力表接头的紫铜管（管 径约为6~8mm，长度不小于6m）。填料法 封孔结构示意图如图所示。
黄泥/黏土封孔法
为了防止测压管堵塞，在测压管前端焊接一段直径大 于测压管的筛管。 为了防止填料堵塞筛管，在测压管前端后部焊一挡料 圆盘。 充填材料一般用黄泥或黏土。填料可用人力送入钻孔。 封孔时将圆环形木楔套入测压管中滑入钻孔中，到达 托盘处停止，再送入三块黄泥。其后再送一块木楔，然后 将铁耙也套入测压管，顺测压管下放入钻孔中。使用铁耙 将下放的黄泥砸实，提出铁耙。接下来再送入三块黄泥和 一块木楔，再用铁耙捣实，依次类推连续进行，直到钻孔 外端只剩0.3m时停止，钻孔外端需用水泥砂浆固结。
安全线图解法
• 该方法对生产过程中测定的大量瓦斯压力值进行统计分析， 排除由于承压水等因素导致的数值较大的异常测点，然后 选取其中两个真实的标志点进行线性连接，做出安全线， 使除异常点外的其余部分测点均在该直线以下（如图所 示）。
安全线图解法
• 标志点需要结合风化带下限临界值确定，当选择两个标志点做出的曲 线通过该临界点（或在附近）时，标志点选择正确；否则需要重新确 定标志点。 • 在无法找到两个标志点时，充分考虑风化带下限临界值点，选择一个 标志点，取静水压力梯度（0.01MPa/m）作为瓦斯压力梯度做出安全 线，并应满足除异常点以外的其余部分测点均在该直线以下。 • 值得注意的是，由于测压环境及封孔质量影响，导致深部水平部分测 定的压力值较低，不符合深部瓦斯压力变化基本规律，不能作为标志 点予以采用。 • 根据安全线法做出的曲线推测煤层瓦斯压力能够尽量避免煤层实测瓦 斯压力偏小的情况，给矿井瓦斯治理方案的制定提供有利依据，同时 当深部出现高于安全线法推测值时，如经判断确定为真实瓦斯压力时， 需要重新确定标志点，对安全线进行修订。
注浆封孔测压法
注浆封孔测压法是目前应用最广泛的一种封孔方法，适应于井下各种情况下的封孔。 注浆泵一般采用柱塞注浆泵，封孔材料一般采用膨胀不收缩水泥浆（一般由膨胀剂、 水泥和水按一定比列制成），测压管一般采用铜管、高压软管或无缝钢管。 通过辅助管将安装有夹持器的测压管安装至预定的测压深度，在孔口用木楔和快干 水泥封住，并安装好注浆管，根据封孔深度确定膨胀不收缩水泥的使用量，按照一定 比例（参考值：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，并在注浆24h后，在孔口安装三通及压力表。 孔口可装置充气设备，通过主动注气，补偿瓦斯的损失量，缩短平衡时间。如图所示。
水泥砂浆
适用性强，成本低，操作 简单。封孔深度长，风孔 密封性好 设备简单、重量轻、易操 作、封孔器可回收重复使 用 对松软、裂隙发育的岩层 密封较好；整套装置轻便， 安装快捷；测压时间较短； 测压效果较好 测压时间短，装置可重复 使用，是在煤巷测量瓦斯 压力的最好技术
最广
胶圈封孔器
较少
胶圈—压力黏液
主动测压法
在钻孔预设装置和仪表并完成封孔后，通过 预设装置向钻孔揭露煤层处或测压气室充入一定 压力的气体，从而缩短瓦斯压力平衡所需时间， 进而缩短测压时间的一种测压方法。 补充气体用于补偿钻孔密封前通过钻孔释放 的瓦斯，缩短瓦斯压力平衡时间。可选用氮气、 二氧化碳或其他惰性气体。 补充气量取决于打钻过程中（封孔前）损失 的气量，如二氧化碳的吸附能力较强，其需要补 充的气体量相对氮气要大。此外，还要考虑补充 气体的吸附平衡时间。
为什么对瓦斯压力的预测不应采用 回归方法？
对于矿井生产过程中的瓦斯压力实测数据， 由于测试钻孔的岩性条件、封孔效果、煤层瓦斯 赋存的不均匀性，煤层瓦斯压力测试结果本身无 法全部保证为真实数值，大多数情况下均有误差， 数据化的离散化程度较高，无法满足回归的要求， 采用回归方法将会使许多深部标高对应的预测压 力小于真实测定的瓦斯压力，此时若采用该预测 数据进行指导采取措施消突与校验，理论上达到 了消突指标，可是实际上仍有突出危险。因此对 于煤矿这种危险程度大、要求安全可靠性强的企 业，生产过程中对瓦斯压力的预测不应采用回归 方法。
封孔测压法 主要优点 主要缺点 应用情况 黄泥/黏土 设备少，不需要特殊装置， 成本低 人工封孔费时费力，封孔 长度短；只适合于钻孔开 口在岩巷的测压场所，且 要求岩层坚硬少裂隙；封 孔效果难以保证 地质条件复杂时难以完全 封堵裂隙；需扣除钻孔静 水压力对读数的影响 封孔长度短，封孔段若存 在裂隙则漏气，只适用于 比较细密、坚硬的岩石钻 孔 整套装置价格比较昂贵， 岩层压力较大时很难回收 再利用 整套装置成本较高，操作 比较烦琐，煤层松软时， 封孔仪器回收较困难 很少