煤層瓦斯壓力測定新技術

摘 要：我國煤礦絕大多數是瓦斯礦井，瓦斯事故為煤礦生產中最嚴重的自然災害之一。準確測定煤層瓦斯壓力對礦井瓦斯綜合治理具有重要意義。煤層瓦斯壓力的測定有直接測定法和間接測定法，直接測定方法是在煤層中直接打鉆測定瓦斯壓力，間接測定法是通過測定煤層中的瓦斯含量，通過計算來確定煤層瓦斯壓力。

關鍵詞：瓦斯壓力；測定；新技術

1 直接法測定煤層瓦斯壓力

煤層瓦斯壓力直接測定法是采用從巖巷或煤巷向煤層打鉆孔，通過往鉆孔內下測壓管來測定煤層瓦斯壓力，封孔材料可以根據測壓的需要和封孔段巖石的破碎程度和致密程度采用黃泥、水泥漿、膠圈或采用膠囊－壓力黏液。當封孔段巖層堅硬致密時一般采用水泥沙漿加入膨脹劑封孔，當封孔段巖性為泥巖或者有煤線或者直接在煤層中打測壓鉆孔時一般采用膠囊－壓力黏液封孔。

水泥漿的稀稠、是否存在顆粒對封閉是否嚴密有著直接影響，水泥漿過稀將導致凝固后存在較大的空間，測量室增大。鉆孔傾角變化將影響測量室長度的變化，測量室過長則封孔段長度將減小，在鉆孔壁破碎的情況下必然封孔不嚴密，鉆孔內的瓦斯在壓力梯度的影響下將沿著裂隙向巷道涌出，在這種情況下，所測定出來的瓦斯壓力小于實際瓦斯壓力值。

測定出來的壓力是否為煤層實際瓦斯壓力將取決于泡沫封孔段的長度與黏液段的長度和黏液的壓力，當鉆孔深度較長時，可以多設置幾段黏液段，中間用泡沫封孔段隔開。測定煤層瓦斯壓力之前估計一個煤層瓦斯壓力P1，黏液的壓力P2可以通過連接在黏液管外面的注液泵來調節，在測定過程中始終保持P2＞P1，壓力表穩定時所測得的壓力即煤層的瓦斯壓力。這種封孔方法可以在巖層破碎段或煤線段通過注黏液來封堵鉆孔內的裂隙，較采用水泥漿封孔所測得的瓦斯壓力更接近煤層的實際瓦斯壓力。缺點在于當鉆孔內破碎段較多或者煤線較多時，封孔工藝復雜并且黏液管始終連接著注液泵，設備浪費較大。

2 間接法測定煤層瓦斯壓力

眾所周知，瓦斯在煤體中呈現出兩種狀態，在滲透空間內的瓦斯主要呈自由狀態，稱為自由瓦斯或游離瓦斯，由于瓦斯分子的自由熱運動，顯示出相應的瓦斯壓力，這種狀態的瓦斯服從氣體狀態方程。另一種在微孔內主要呈吸附狀態存在于微孔表面上和煤的粒子內部占據著煤分子結構的孔隙或煤分子之間的空間，這部分瓦斯稱為吸附瓦斯。在煤層中施工鉆孔后，由于煤體瓦斯與外界大氣之間存在壓力差，煤體中的游離瓦斯將隨著煤體的暴露逐漸解吸出來，直到煤體瓦斯與外界大氣之間壓力平衡。此時，煤體內能解吸出來的瓦斯已經全部解吸出來，只剩下不能解吸的那部分瓦斯，在煤層瓦斯含量測定過程中，這部分瓦斯也叫殘余瓦斯。間接法測定煤層瓦斯壓力就是通過測定煤層最大解吸瓦斯量，利用實驗室測定的煤樣吸附常數來反算煤層瓦斯壓力。

測定煤層瓦斯含量時，在煤巷掘進面向原始煤體打2個直徑42mm的鉆孔，鉆孔深度大于10m，從第4m開始，每2m用德國產EL.KD_02型電容柵瓦斯解吸儀測定一次煤層瓦斯含量。測量結束后在打鉆地點取全斷面煤層煤樣送實驗室測定煤層瓦斯吸附常數，以便計算煤層的殘余瓦斯含量。

直接法測定得到的煤層瓦斯壓力與間接法測定的煤層瓦斯壓力在數值上相差很小，誤差完全在可以接受的范圍內，因而在斷層等構造不能采用直接法測定煤層瓦斯壓力的地方，完全可以采用間接法來測定煤層的瓦斯壓力。并且，在同一地點也可以采用直接法與間接法相結合來測定煤層瓦斯壓力，以保證所測定出來的瓦斯壓力為真實準確的。

3 結論

（1）與直接法測定煤層瓦斯壓力相比，間接法具有操作簡單、不需要施工測壓鉆孔、材料浪費少等優點，尤其是不受斷層、褶曲等地質構造的影響，可廣泛應用在探構造、揭石門等場所。

（2）與間接法測定煤層瓦斯壓力相比，直接法具有不取樣進行試驗室測定、操作技術容易掌握等優點，但受地質構造的影響大，布孔以前需對附近的地質構造進行考察。

（3）從測定結果看，直接法所測定得到的瓦斯壓力普遍必間接法測定得到的瓦斯壓力值小，原因在于采用直接法測定時瓦斯壓力受封孔質量等的影響，但相差很小，誤差在許可的范圍內，在實際測定中可以同時采用這兩種方法互相驗證，確保測得的瓦斯壓力真實準確。

參考文獻

[1]程五一，張序明，吳福昌．煤與瓦斯突出區域預測理論及技術[M]．北京：煤炭工業出版社，2005.

[2]國家安全生產監督管理總局、國家煤礦安全監察局．煤礦安全規程[M]，煤炭工業出版社，2005.

[3]中華人民共和國煤炭工業部．防治煤和瓦斯突出細則[M]．北京：煤炭工業出版社，2005.