專利名稱：含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法。
背景技術：
含水圍巖指的是含水層、導水層，如砂巖、灰?guī)r等顆粒及其間隙較大并且比較致密堅硬的巖層，這類巖層導水性能強，而且在煤層直接頂板或底板巖性中非常發(fā)育。由于這些巖層致密堅硬，礦井開拓、準備巷道一般選擇避開這些巖層，煤層自身是不透水層并且煤層含水量一般洲左右，煤層自身水的瓦斯壓力影響可以忽略不計。煤層瓦斯壓力測試位置一般要求在頂板或者底板巷道中施工穿層孔進行封孔，煤層鉆孔封孔效果不好，容易漏氣；瓦斯壓力測試關鍵是氣體壓力，不需要其他介質壓力，例如水。含水圍巖煤層瓦斯壓力測試必須剔除水對瓦斯壓力的影響。圍巖水對瓦斯壓力測試結果有2鐘情況一是圍巖滲透率高于煤層、圍巖水壓大于瓦斯壓力，測試壓力不到1天就達到最大值；另一種情況是圍巖與煤層滲透率相當，測試壓力為瓦斯和水的混合壓力，判斷瓦斯壓力時必須扣除圍巖水壓。目前剔除圍巖水壓的方法有2種一是從壓力曲線中剔除初始快速增加段壓力(即水壓);另一種是采用水、瓦斯分離裝置，利用水的比重大于瓦斯，瓦斯自然向上浮動，采用專用集水罐實現水和瓦斯分離，以上方法都是間接剔除圍巖水對瓦斯測試結果的影響，瓦斯與水混合壓力曲線中分析水壓力可操作性不強，只能是一種近似處理。由于含水或導水圍巖滲透率遠高于煤層，可能抑制煤層瓦斯解吸，出現水和瓦斯分離裝置全部被水充滿導致失效。

發(fā)明內容
本發(fā)明利用煤層為不透水層的基本特征，提供一種成孔時可直接排除含水圍巖 (頂板或底板)影響的含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法。為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法，包括如下步驟(1)在巖層巷道內選擇測壓地點；(2)估計測壓地點煤層厚度；(3)選擇堵水煤柱厚度，堵水煤柱指煤層中鉆孔后孔底至含水層之間的部分，堵水煤柱厚度指鉆孔后孔底至含水圍巖之間的垂直距離；(4)設計鉆孔的鉆進方向以及方位，根據鉆孔的鉆進方向與煤層走向的夾角以及煤層厚度和堵水煤柱厚度，計算煤孔長度；(5)從測壓地點施工鉆孔，鉆孔施工進入煤層至上述設計煤孔長度后即停止鉆進，鉆孔施工完畢；(6)封孔測壓。在步驟(1)中，選擇測壓地點應符合《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》 (AQ/T1047-2007)規(guī)定，選點位置四周的巖層巷道內應干燥，并且?guī)r體結構完整。在步驟(3)中，堵水煤柱厚度h的數值范圍為0. 5m-l. 5m。正常煤層厚度的堵水煤柱厚度h為Im ；如果煤層厚度較薄，堵水煤柱厚度最低不小于0. 5mο所述鉆孔為上行孔或者下行孔。本發(fā)明所述的含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法，利用煤層為不透水層的基本特征，其次考慮煤層頂板或底板巖性，如果煤層頂板或底板為導水或含水層(如砂巖、礫巖、灰?guī)r等)，鉆孔不能穿透整個煤層，并且在鉆孔參數設計時預留一定厚度的堵水煤柱，這樣成孔后基本完全剔除含水圍巖滲水對瓦斯壓力測試結果的影響。成孔時直接排除含水圍巖 (頂板或底板)的影響，測試孔不穿透含水圍巖。本發(fā)明的特點是在成孔時直接避開含水或者導水巖層，其技術方案是首先合理選擇測壓地點，除符合《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》(AQ/T1047-2007)規(guī)定的選點原則外還應觀察周邊巖石頂板是否出現淋水、濕潤等現象，如果有說明周邊巖石裂隙發(fā)育導水不適合布置鉆孔測壓，要求巷道周邊比較干燥， 以排除圍巖水的影響。成孔時預留堵水煤柱，煤孔不穿透煤層，測壓時頂板或底板水不能進入鉆孔，剔除含水或導水圍巖水對測壓鉆孔影響，鉆孔中只有煤層瓦斯壓力作用。


圖1是本發(fā)明實施例1的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例2的結構示意圖3是本發(fā)明實施例3的結構示意圖。
具體實施例方式實施例1:
含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法如圖1所示，測壓地點位于煤層底板巖層巷道，煤層頂板巖層9為含水或導水巖層，煤層8位于煤層底板巖層6與煤層頂板巖層9之間，包括如下步驟(1)在煤層底板巖層巷道內選擇測壓地點，選擇測壓地點應符合《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》(AQ/T1047-2007)規(guī)定，選點位置四周的巖層巷道內應干燥，無自然淋水、潤濕現象，并且?guī)r體結構完整無明顯裂隙發(fā)育；(2)根據周邊煤層揭露情況估計測壓地點煤層厚度H，煤層厚度H的估算方法為現有技術，故不詳細敘述；(3)選擇堵水煤柱厚度h，堵水煤柱10指煤層8中鉆孔后孔底至含水層之間的部分，在本例中，堵水煤柱10即煤層8中鉆孔11孔底至煤層頂板巖層9之間的部分，堵水煤柱厚度h指鉆孔后孔底至含水圍巖之間的垂直距離，在本例中，堵水煤柱厚度h指鉆孔后孔底至煤層頂板巖層9之間的垂直距離，正常煤層厚度H為2米左右，此時堵水煤柱厚度h為Im ； (4)設計鉆孔11的鉆進方向以及方位，鉆孔11為上行孔，根據鉆孔11的鉆進方向與煤層8走向的夾角以及煤層厚度H 和堵水煤柱厚度h，計算煤孔長度，鉆孔的水平傾角為α，在本例中，鉆孔11延伸方向垂直于煤層8的走向，所以煤孔長度L為煤層厚度H扣除堵水煤柱厚度h后的長度，即L=H-h ； (5)從測壓地點施工鉆孔11，鉆孔11施工進入煤層8后至上述設計煤孔長度L即停止鉆進， 鉆孔11施工完畢；(6)封孔測壓，上形孔采取常用封孔材料進行封孔測壓，對于煤層底板巖層6裂隙發(fā)育，必須采用高壓封孔，不致瓦斯沿裂隙逸散封孔時，將測壓管7以及注漿管4 伸入鉆孔11內，測壓管7伸入鉆孔11底部，注漿管4伸至預訂封孔深度高度，注漿管4端口低于測壓管7端口，在鉆孔11孔口處通過封隔器或者木楔3封堵，防止漏氣，將壓力表1 連接測壓管7，注漿管4連接注漿泵2，啟動注漿泵2，往鉆孔11內注漿，注漿凝結后，形成封堵材料5，防止瓦斯逸散，封堵材料5位于煤層8下方，封孔測壓為現有技術，故不詳細敘述。本發(fā)明所述的含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法，為剔除頂板水的影響，煤鉆孔11不穿透煤層8，在煤層8中設置堵水煤柱10，這樣成孔后基本完全剔除含水圍巖滲水對瓦斯壓力測試結果的影響。本發(fā)明不拘泥于上述形式，堵水煤柱厚度h的數值范圍可根據實際需要，選擇0. 5m-l. 5m之間的任意數值。如果煤層厚度H較薄，堵水煤柱厚度h最低不小于 0. 5m。實施例2:
含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法如圖2所示，測壓地點位于煤層頂板巖層巷道，煤層底板巖層6為含水或導水巖層，煤層8位于煤層底板巖層6與煤層頂板巖層9之間，包括如下步驟(1)在煤層頂板巖層9巷道內選擇測壓地點，選擇測壓地點應符合《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》(AQ/T1047-2007)規(guī)定，選點位置四周的巖層巷道內應干燥，無自然淋水、潤濕，并且?guī)r體結構完整無明顯裂隙發(fā)育；(2)根據周邊煤層8揭露情況估計測壓地點煤層厚度H，煤層厚度H的估算方法為現有技術，故不詳細敘述；(3)選擇堵水煤柱厚度h，堵水煤柱10指煤層8中鉆孔后孔底至含水層之間的部分，在本例中，堵水煤柱10即煤層8中鉆孔后孔底至煤層底板巖層6之間的部分，堵水煤柱厚度h指鉆孔后孔底至含水圍巖之間的垂直距離，在本例中，堵水煤柱厚度h指鉆孔后孔底至煤層底板巖層6之間的垂直距離，正常煤層厚度H為2米左右，此時堵水煤柱厚度h為Im ； (4)設計鉆孔11的鉆進方向以及方位，鉆孔11為下行孔，根據鉆孔11的鉆進方向與煤層8走向的夾角以及煤層厚度H 和堵水煤柱厚度h，計算煤孔長度，鉆孔的水平傾角為α，在本例中，鉆孔11的鉆進方向垂直于煤層8的走向，所以煤孔長度L為煤層厚度H扣除堵水煤柱厚度h后的長度，即L=H-h ； (5)從測壓地點施工鉆孔11，鉆孔11施工進入煤層8后至上述設計煤孔長度L即停止鉆進， 鉆孔11施工完畢，鉆孔11為下行孔；(6)封孔測壓，下形孔采取常用封孔材料進行封孔測壓，對于煤層頂板巖層9裂隙發(fā)育，必須采用高壓封孔，不致瓦斯沿裂隙逸散，封孔時，將鉆孔11在煤層8的入口處設置用于格擋封堵材料5的擋板，將測壓管7以及注漿管4伸入鉆孔11內，測壓管7穿過擋板伸入至鉆孔11底部，注漿管4伸至預訂封孔深度高度，注漿管 4端口高于測壓管7端口，將壓力表1連接測壓管7，注漿管4連接注漿泵2，啟動注漿泵2， 往鉆孔11內注漿，注漿凝結后，形成封堵材料5，防止瓦斯逸散，封孔測壓為現有技術，故不詳細敘述。本發(fā)明所述的含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法，為剔除底板水的影響，煤鉆孔11 不穿透煤層8，在煤層8中設置堵水煤柱10，這樣成孔后基本完全剔除含水圍巖滲水對瓦斯壓力測試結果的影響。本發(fā)明不拘泥于上述形式，堵水煤柱厚度h的數值范圍可根據實際需要，選擇0.5m-1.5m之間的任意數值。如果煤層厚度H較薄，堵水煤柱厚度h最低不小于 0. 5m。實施例3:
由圖3所示的含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法，實施例3與實施例1的不同之處在于 在步驟(4)中，設計鉆孔11的鉆進方向以及方位時，鉆孔11的鉆進方向與煤層8的走向具有夾角β，夾角β為銳角，所以煤孔長度L與煤層厚度H、堵水煤柱厚度h以及夾角β的計算公式為L= (H-h)/sini3 ；然后，同實施例1 一樣，進行步驟(5)、(6)。當然，當鉆孔11為下行孔且鉆孔11的鉆進方向與煤層8的走向具有銳角夾角β 時，煤孔長度L的計算方法與原理與實施例3相同，其余步驟與實施例2相同，故不詳細敘述。
權利要求
1.一種含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法，其特征在于包括如下步驟(1)在巖層巷道內選擇測壓地點；(2)估計測壓地點煤層厚度；(3)選擇堵水煤柱厚度，堵水煤柱指煤層中鉆孔后孔底至含水層之間的部分，堵水煤柱厚度指鉆孔后孔底至含水圍巖之間的垂直距離；(4)設計鉆孔的鉆進方向以及方位，根據鉆孔的鉆進方向與煤層走向的夾角以及煤層厚度和堵水煤柱厚度，計算煤孔長度；(5)從測壓地點施工鉆孔，鉆孔施工進入煤層至上述設計煤孔長度后即停止鉆進，鉆孔施工完畢；(6)封孔測壓。
2.如權利要求1所述的含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法，其特征在于在步驟(1)中， 選擇測壓地點應符合《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》(AQ/T1047-2007)規(guī)定，選點位置四周的巖層巷道內應干燥，并且?guī)r體結構完整。
3.如權利要求1或2所述的含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法，其特征在于在步驟 (3)中，堵水煤柱厚度h的數值范圍為0. 5m-l. 5m。
4.如權利要求3所述的含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法，其特征在于正常煤層厚度的堵水煤柱厚度h為Im ；如果煤層厚度較薄，堵水煤柱厚度最低不小于0. 5m。
5.如權利要求4所述的含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法，其特征在于所述鉆孔為上行孔或者下行孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法，包括如下步驟(1)在巖層巷道內選擇測壓地點；(2)估計測壓地點煤層厚度；(3)選擇堵水煤柱厚度，堵水煤柱指煤層中鉆孔后孔底至含水層之間的部分，堵水煤柱厚度指鉆孔后孔底至含水圍巖之間的垂直距離；(4)設計鉆孔的鉆進方向以及方位，根據鉆孔的鉆進方向與煤層走向的夾角以及煤層厚度和堵水煤柱厚度，計算煤孔長度；(5)從測壓地點施工鉆孔，鉆孔施工進入煤層至上述設計煤孔長度后即停止鉆進，鉆孔施工完畢；(6)封孔測壓。本發(fā)明利用煤層為不透水層的基本特征，提供一種成孔時可直接排除含水圍巖(頂板或底板)影響的含水圍巖煤層瓦斯壓力測試方法。
文檔編號E21B47/06GK102410014SQ20111033688
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權日2011年10月31日
發(fā)明者冷軍發(fā), 孫欽昂, 張瑤, 李韶泉, 汪國華, 薛曉曉, 趙發(fā)軍, 雷文杰 申請人:河南理工大學